lukyanov-взрывные работы

Примечание. Из бюллетеня 17 ОИВ № 3/2002. С. 6–8.

4.5. Взрывание с помощью детонирующего шнура

Взрывание при помощи детонирующего шнура используют в том случае, когда необходимо обеспечить одновременный взрыв серии зарядов ВВ, а также при производстве массовых взрывов на карьерах при короткозамедленном взрывании.

Этот способ отличается от других тем, что заряды ВВ детонируют непосредственно от детонирующего шнура без введения в них капсюлядетонатора.

При взрывании зарядов патрон-боевик изготавливают из нескольких патронов путём обводки их детонирующим шнуром. Конец ДШ, который выходит из зарядной камеры (скважины), присоединяют к магистральной линии ДШ. Длина отрезка ДШ, выходящего из скважины, должна быть не более 1…1,5 м. После зарядки блока осуществляют присоединение к магистральной линии ДШ. При монтаже сети нельзя допускать изгибов, витков и скруток в шнуре.

Надёжность взрывания во многом зависит от правильного монтажа, раскладки и сращивания шнура. Рекомендуется применять следующие виды соединений ДШ: «морской узел», «внакладку» и «внакрутку» и др. (рис. 4.7) на длине l не менее 10 см. Шнуры соединяют изоляционной лентой, тесьмой, шпагатом или специальными соединителями.

Поскольку ответвление должно сохранять то же направление детонационной волны, что и в магистрали, то угол между ответвлением ДШ и магистралью по направлению детонации не должен быть более 90°.

Инициированиесети ДШосуществляется КД или ЭД, который плотно привязывают к ДШ. При массовых взрывах применяют дублирование сетей ДШ. Хорошую надёжность взрывания обеспечивают кольцевые схемы. Данный способ взрывания имеет как достоинства (минимальная опасность выполнения заряжания, особенно ликвидации отказов и простота их выполнения), так и недостатки (отсутствие контроля исправности сети перед взрывом, возможностьподбояДШивысокаяегостоимость).

241

Сердцевина детонирующего шнура ДША (рис. 4.8) изготовляется из тэна с направляющими нитями или без них и покрывается оплётками из льняных и хлопчатобумажных ниток. Для повышения водоустойчивости ДШ наружные поверхности шнура покрываются воском или озокеритом. Для внешнего отличия ДШ в наружные нити добавляют две нити красного цвета.

Для взрывания в обводнённых условиях наружную часть ДШВ покрывают полихлорвиниловой оболочкой красного цвета. Сердцевина ДШ состоит из тэна, навеска которого составляет 12…13 г на 1 м шнура. Для взрывания в обводнённых условиях применяется водоустойчивый ДШ в полиэтиленовой оболочке (ДШЭ-12).

Шнур имеет хорошую изоляцию, обеспечивающую его водоустойчивость на протяжении не менее чем 12-часового пребывания под водой. Шнуры (диаметром 5…6 мм) выпускают отрезками по 50 м, свернутыми в бухты и обёрнутыми бумагой.

Взрывание детонирующим шнуром применяется при массовых взрывах (рис. 4.9). Детонация в сети ДШ возбуждается капсюлем-детонатором или электродетонатором.

Рис. 4.9. Параллельно-пучковаясхемавзрывнойсети издетонирующего шнура: 1 – электродетонаторы; 2 – пучок отрезков ДШ;

3 – отрезок ДШ; 4 – заряд ВВ; 5 – магистраль ДШ

В нефтяной промышленности применяют термостойкие детонирующие шнуры ДШТ-165, ДШТ-180 и ДШТ-200. При короткозамедленном взрывании зарядов ДШ используют детонационные реле, которые служат для создания замедлений на магистральных линиях ДШ между соседними сериями зарядов.

Пиротехническое детонационное реле КЗДШ-69 состоит из пластиковой или бумажной трубки, в которую введены капсюль-детонатор и пиротехнический замедлитель. Применяется для создания необходимых за-

243

медлений между взрываемыми зарядами при их инициировании детонирующим шнуром и имеет замедления 10; 20; 35; 50; 75 и 100 мс. Замедлитель включается в разрыв магистрали сети ДШ и передает детонацию только в одном направлении; при монтаже направление стрелки на трубке КЗДШ должно совпадать с направлением детонации сети.

Достоинства – простотавыполнения работ при подготовке взрывной цепи, безотказность, возможность взрывания неограниченного числа зарядов, минимальная опасность выполнения заряжания.

Недостатки – высокая себестоимость ДШ, невозможность контроля исправности сети перед взрывом.

Детонирующий шнур разрешается резать только до введения его в заряд или боевик.

Выпускаются следующие марки: ДША, ДШВ, ДШВ-В-М, ДШД-2Т,

ДШУ-33М, ДШЭ-6, ДШЭ-6-ВДТ, ДШЭ-12, ДП1Э-12Г, ДШЭ-30, ДШЭ-50.

Соединения ДШ между собой и с детонатором осуществляются внакладкуилиспособами, указаннымивинструкции, находящейсявящикесДШ. Соединения ДШ производятся надлине не менее 10 см; отконца ДШ до детонатора должно быть не менее 15 см (рис. 4.7).

Для обеспечения безотказного взрывания детонирующим шнуром необходимо соблюдать следующие условия: магистральные шнуры следует прокладывать по прямой линии, а при поворотах тщательно закруглять их; в одну точку магистрального шнура можно присоединять только по одному ответвлению к заряду ВВ.

4.6. Неэлектрические системы взрывания

Неэлектрические системы взрывания включают в себя детонирующие шнуры (ДШ) с различным (от 1,5 до 100 г) содержанием взрывчатого материала (ВМ) в погонном метре и неэлектрические системы взрывания на основе ударно-волновой трубки (УВТ), где в погонном метре ~20 мг ВМ. Под системой здесь понимается комплект из УВТ, детонатора с замедлением (36 серий – ступеней замедления, аналогичных электровзрыванию), элементов соединения и инициирования процесса в УВТ. Систему с ДШ составляют пиротехнические реле (3-х и более ступеней замедления), обеспечивающие порядную или поскважинную задержку взрывания.

В зарубежной практике буровзрывных работ (БВР) фирмы США, Германии, Испании и др., производящие средства взрывания, рекомендуют для применения с шашкой-детонатором ДШ с содержанием взрывчатых веществ (ВВ) 8,5 г/м и более. Детонирующие шнуры с меньшими навесками (5 г/м; 3,2 г/м; 1,5 г/м) они предлагают использовать как магистральные

244

искважинные в сочетании с короткими отрезками ударно-волновой трубки

изамедленнымдетонаторомдляинициированияшашки-детонатора.

Отсутствие российских низкоэнергетических систем взрывания предопределило в своё время закупку системы «Нонель» шведской фирмы Дина-Нобель-детонатор (стоимость комплекта из соединителя, 40 м УВТ и 3-х капсюлей-детонаторов (КД) с замедлением ~$12) для проведения промышленных испытаний, а впоследствии и практического её взрывания. Основу её составляет УВТ и детонатор с замедлением, которые, в сочетании с монтажными блоками, применяются для монтажа поверхностной и внутрискважинной взрывной цепи. В литературе описаны трудности и преимущества использования «Нонель» в практике Российских ГОКов перед взрыванием с применением ДШ и пиротехнических реле. В обзоре приводятся сопоставимые стоимостные характеристики, отмечается низкая надёжность отечественных средств взрывания и высокая – системы «Нонель». Однако авторы публикаций не дают достоверного анализа причин отказов при взрывании с ДШ в 1996–1997 гг., не акцентируют внимание на рекомендации поставщиков «Нонель» по необходимости дублирования поверхностной сети волноводов, а следовательно, и на увеличении цены поставляемых комплектов «Нонель».

Говоря о необходимости дублирования сетей с ДШ, почему-то забывают о возможности её кольцевания с применением двустороннего пиротехнического реле, что существенно повышает надёжность взрывания ДШ одновременно снижая его стоимость. С другой стороны, анализируя отказы при взрывании с «Нонель», замечают необходимость выбора оптимальных интервалов между внутрискважинным и поверхностным замедлениями, которые должны обеспечивать опережение более чем на 50 м срабатывания поверхностной сети от взрываемых скважин. Наверное, именно эти проблемы имеют место и при взрывании с ДШ, и реле. Эти отказы устранимы при организации оптимального замедления и качественном выполнении монтажа взрывной сети с ДШ.

Необходимо заметить, что качество ДШ и пиротехнических реле, выпускаемых ФГУП НМЗ «Искра», гарантируется применением методов неразрушающего контроля выпускаемой продукции, позволяющих измерение навески ВВ в ДШ с точностью до 0,2 г/м.

Существует мнение, что при данном взрывании возможно выгорание ВВ от ДШ, тогда всает вопрос, как произвести инициирование ВВ даже двойной ниткой ДШ-12, не взрывающиеся от КД-8, которые для этого требуют взрыв тротиловой шашки весом 400…800 г. Возможно, имеет место переуплотнение простейших ВВ и, следовательно, необходимо применение более мощногобоевикадлянормальнойработызарядаВВ.

Проведённые нами эксперименты по инициированию патронированного аммонита 6ЖВ, существенно превосходящего по чувствително-

245

сти промышленные ВВ типа угленит УП, показали, что шнур ДШМ-Э 6…7 г/м не возбуждает детонацию при расположении вдоль поверхности патрона для взрывания на открытой поверхности.

С другой стороны, экспериментальные оценки по затуханию ударной волны в сыпучей порошковой среде плотностью ~1 г/см3 от цилиндрического заряда диаметром ~3 мм показывают, что при прохождении детонации от нити ДШМ-Э по оси заряда глубиной 10 м и более возможно образование в насыпном ВМ внутренней газовой полости. Затухание волны в порошке даёт уплотнение в нём примерно на 30 %, что значительно ниже предельного переуплотнения, при котором промышленное ВВ не детонирует. Донное инициирование, за счёт канального эффекта, приведёт к образованию пересжатой детонации, обеспечивающей более рациональное использование энергии взрыва.

Изготовление ДШ с меньшими навесками, вероятно, мало оправдано, так как, принося дивиденды изготовителям, они потребуют дополнительных затрат потребителя, связанных с приобретением для инициирования боевика дополнительных устройств взрывания, поскольку инициирующего импульса от ДШ с меньшей навеской недостаточно для надёжного возбуждения детонации в заряде-боевике. Поэтому экономическая эффективность их использования неочевидна.

Так, например, разработанная ГНПП «Краснознаменец» система «УНСИ», содержащая оплетённое пластифицированное ВВ ~1,5 г/м, интересна с научной точки зрения, как исключающая боковое инициирование даже чувствительных ВМ. Однако её применение в реальных условиях затруднено, когда ДШ подвергается значительным разрывным нагрузкам, особенно при вымывании ВМ в обводнённых скважинах, где из-за образования микротрещинвВВ, заполняемыхводой, происходитпрерываниедетонации.

В настоящее время хорошо зарекомендовала себя система неэлектрического взрывания (СИНВ), производство которой освоено Новосибирским механическим заводом «Искра». В её основу положена ударно-волновая трубка, выпускаемая предприятием, и детонатор без инициирующего ВВ (ИВВ) с замедлением, разработанный совместно с ГНПП «Краснознаменец» при частичной финансовой поддержке ОАО «Нитро-Взрыв» Эта система имеет все достоинства и недостатки своего аналога – шведской системы «Нонель». Её работоспособность при двукратном и более растяжении исключает основной недостаток маломощных ДШ. Применение при изготовлении СИНВ систем неразрушающего контроля гарантирует её высокое качество и надежность. Однако, в отличие от систем электровзрывания, позволяющих, по крайней мере, контроль целостности и качества монтажа взрывной сети по измерению сопротивления, контроль монтажа при неэлектрическом взрывании может быть осуществлён только визуально на поверхности, авозможныйобрыввскважинеили шпуренеопределяется.

246

4.7. Электровзрывание

Применяемый в России набор электродетонаторов (ЭД) представлен широкой гаммой устройств, отличающихся величиной гарантийного тока срабатывания 1, 3, 5, >100 А, сериями замедления (до 36) в интервале 0…10 с, а также степенью предохранительности по воспламенению метановоздушных газовых смесей. В настоящее время годовой объём потребления ЭД при электровзрывании составляет в России ~30 млн. шт. В перспективе половина их и целиком огневое взрывание могут быть вытеснены системой СИНВ, имеющей такие же степени замедления и являющаяся безопасной к наведённому электричеству и блуждающим токам. Совершенствование электродетонаторов ведётся в направлениях, связанных со снижением их чувствительности к механическим воздействиям, повышению точности срабатывания, снижению себестоимости, повышению надёжности группового срабатывания.

4.8. Система взрывания с электронным замедлением

Применение электронных средств взрывания обеспечивает на порядок более точные интервалы задержки взрыва, что позволяет действительно управлять взрывом и его качеством, защищая электродетонатор от несанкционированного воздействия.

ФГУП НМЗ «Искра» и Новосибирским государственным университетом по техническому заданию АО «Южный Кузбасс» разработана принципиальная схема детонатора с электронным замедлением, комплекс программирующей, генерирующей и тестирующей аппаратуры. Проведены заводские лабораторные испытания изделий, показавшие реальность изготовления электронного детонатора. В 2001 г. проведены контрольные испытания. Электронный детонатор позволяет производить контроль взрывной цепи, исправности исполнительных элементов, возможности оперативной коррекции параметров взрыва, обладает индивидуальным номером, позволяющим отследить его путь от изготовителя до потребителя, что открывает широкую перспективу применения во взрывании.

4.9.Система лазерного инициирования

Внастоящее время для инициирования перфорационных зарядов при разведке и добыче нефти и газа используются электродетонаторы типа ПГ, работающие при давлении 500 атм и температурах ~170 °С и выше. В качестве инициаторов в таких детонаторах применяются азид свинца, циркон, имеющие температуру воспламенения свыше 250 °С. Высокая чувствительность азида свинца к статическому электричеству

инеобходимость применения на длинных взрывных линиях мощных

247

источников тока предопределяют высокую опасность таких детонаторов, что неоднократно приводило к несчастным случаям при проведении прострелочных работ на газовых и нефтяных скважинах.

В начале 60-х годов прошлого века в связи с открытием и разработкой систем когерентного (лазерного) излучения появились работы по применению лазерного излучения для инициирования взрывчатых веществ. К настоящему времени такие системы разработаны и применяются в военном деле и ракетно-космической технике. Параллельно развивается применение лазерной техники в системах телекоммуникации и связи.

Институтом автоматики СОРАН по заданию ФГУП НМЗ «Искра» проведены исследования и установлены возможности зажигания пиротехнических составов с температурой вспышки 250 °С от источника лазерного излучения мощностью ~1 Вт через световод диаметром 50 мкм на расстоянии ~1 км. Полученный результат свидетельствует о реальности создания недорогих надёжных и безопасных систем лазерного инициирования перфорационных зарядов.

Оценка стоимости такой системы взрывания, содержащая стационарные составляющие многократного применения:

1)генератор квантовых импульсов ($1 000 );

2)оптоволоконный кабель – 5 000 м (~ $4 000), срок работы которых

может превышать 10 000 включений. Разовые компоненты системы:

1)соединитель оптических кабелей;

2)оптический кабель длиной – 20 м;

3)детонатор, инициируемый световым импульсом.

Таким образом, суммарно стоимость разовых компонентов не превысит стоимости применяемых сегодня систем электрического взрывания ~ $16. Существующие на сегодня тенденции возрастания цен на металлические проводники и снижения стоимости световодов могут привести к актуальности создания средств взрывания с лазерным инициированием и для горнорудной промышленности.

Резюмируя вышеизложенное, отметим, что в настоящее время отечественные производители средств взрывания создали и освоили выпуск всей гаммы детонирующих шнуров и низкоэнергетических систем взрывания, а также систему защищённого электрического взрывания с высокоточным электронным замедлением, обеспечивающими надёжное и качественное ведение взрывных работ и продолжают разработки в области создания перспективных средств взрывания для нефтяной и газовой промышленности.

248

ГЛАВА 5 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАБОТЕ С ВЗРЫВЧАТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Выполнение взрывных работ регламентируется Едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Все горные предприятия, ведущие взрывные работы, обязаны иметь: разрешение на право производства взрывных работ, приобретение, хранение и перевозку ВМ; проекты (паспорта) буровзрывных работ; склады для хранения ВМ; специально оборудованный транспорт для перевозки ВМ; персонал для руководства взрывными работами; персонал для производства взрывных работ.

Разрешение на право производства взрывных работ организация или специализированное подрядное предприятие получают в органах Ростехнадзора или горно-технической инспекции соответствующего министерства на основании заявления. В заявлении указываются: название предприятия, характер, методы и сроки проведения взрывных работ, сведения о руководителе взрывных работ, а также о складе ВМ.

Для приобретения ВМ предприятие подаёт заявление непосредственно контролирующей его организации Госгортехнадзора, в котором указывают следующее: количество и виды необходимого ВМ, характер взрывных работ, описание склада для его хранения.

Предприятие получает через органы милиции разрешение на приобретение и перевозку ВМ на основании заявления руководителя организации и свидетельства на право приобретения, полученного от органов Ростехнадзора. При выдаче свидетельства учитываются расход ВМ, вместимость склада и наличие разрешения на право его хранения.

На право хранения ВМ на территории склада организация получает разрешение милиции, предварительно направив с заявлением копии акта комиссии о приёмке склада или сейфа.

Основная проектная документация на производство буровзрывных работ – паспорт или проект БВР.

Паспорт БВР – технологический документ, содержащий основные сведения, необходимые для ведения буровзрывных работ. В паспорте буровзрывных работ при проведении выработок указывают следующие данные: наименование выработки; схему расположения шпуров в забое;

249

площадь забоя; характеристику пород; тип ВВ и средства инициирования; способ взрывания и число серий замедления; расчётные показатели взрыва – коэффициент использования шпура (КИШ); подвигание забоя за один взрыв и объём отбитой горной массы; расход ВВ на 1 м выработки

ина 1 м3 взорванной горной массы; характеристики шпуров и зарядов – число шпуров и зарядов, глубину каждого шпура, угол наклона шпура к плоскости забоя, массу каждого заряда, длину и материал забойки, очерёдность взрывания шпуров; место укрытия взрывника и рабочих при взрыве; время проветривания забоя, меры безопасности.

Проект БВР – комплект документации и материалов, представленных в виде расчётов, схем, графиков и пояснительной записки, которые включают в себя расчёты основных параметров, показателей БВР и электровзрывной сети, мероприятия по организации работ, более детальные требования по мерам безопасности.

Паспорт БВР составляют на проведение горно-разведочных выработок, проводимых взрывами шпуровых зарядов, а также при дроблении негабарита и разрабатывают на основании опытных данных.

Паспорта и проекты могут быть как разовые на каждый взрыв, так

итиповые при систематическом взрывании. Типовые паспорта и проекты составляют для участков работ с постоянно повторяющимися условиями, когда в течение длительного времени на данном территориальном объекте систематически выполняют однообразные буровзрывные работы одними и теми же подразделением и персоналом.

Типовые паспорта и проекты корректируют для каждого взрыва по фактическим данным. С изменением горнотехнических условий разрабатывают новый паспорт, а проект корректируют.

Паспорт или проект составляет руководитель буровзрывных или горных работ партии при участии геолога. Паспорт подписывают начальники участка буровзрывных работ и службы вентиляции. Утверждает паспорт главный инженер (технический руководитель) экспедиции (партии). Под расписку с ним знакомят инженерно-технических работников участка и персонал, выполняющий буровзрывные работы.

5.1.Персонал для производства

ируководства взрывными работами

Персонал для взрывных работ можно условно разделить на лиц, руководящих взрывными работами, и лиц, производящих взрывные работы, а также, связанные с хранением ВМ.

Руководство взрывными работами возлагается на специально выделенное приказом лицо либо на технического руководителя предпри-

250