- •Министерство образования и науки Украины
- •Разрушение горных пород взрывом
- •Содержание
- •Предисловие
- •Раздел I Взрывчатые вещества и средства их инициирования
- •Глава 1
- •1.1. История создания и применения взрывчатых веществ
- •1.3. История развития теории взрыва
- •Глава 2
- •2.1. Понятие о взрыве и взрывчатом веществе
- •2.2. Взрывные реакции. Кислородный баланс
- •2.3. Ядовитые газы взрыва
- •2.4.1. Определение объёма газов, выделяющихся при взрыве вв.
- •2.5. Детонация вв
- •2.6. Кумуляция
- •2.7. Характеристики (показатели) взрыва
- •Глава 3 Взрывчатые химические соединения
- •3.1. Инициирующие взрывчатые вещества
- •3.2. Нитросоединения
- •3.3. Нитроэфиры
- •3.4. Селитры
- •Глава 4 Промышленные взрывчатые вещества
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные компоненты взрывчатых механических смесей
- •4.4. Основы теории предохранительных взрывчатых веществ
- •4.5. Принципы построения предохранительных вв
- •4.6. Определение предохранительных свойств вв
- •4.7. Свойства и рецептура промышленных вв
- •Глава 5
- •5.1. Огневое взрывание
- •5.2. Электрическое взрывание
- •5.3. Электроогневое взрывание
- •5.4. Бескапсюльное взрывание
- •5.5. Неэлектрическая схема инициирования Нонель
- •Раздел II Взрывные работы
- •Глава 6 Действие взрыва заряда вв в горной породе
- •6.1. Классификация зарядов вв
- •6.2. Внутреннее действие взрыва заряда в горной породе
- •6.3. Наружное действие взрыва заряда в горной породе
- •6.4. Сейсмическое действие взрыва заряда на окружающую среду
- •6.5. Баланс энергии вв при взрыве
- •Глава 7
- •7.1. Основные параметры шпурового метода
- •7.2. Коэффициент использования шпуров
- •7.3. Классификация шпуров по назначению
- •7.4. Требования, предъявляемые к буровзрывным работам при проведении горных выработок
- •7.5. Паспорт буровзрывных работ
- •Глава 8*
- •8.1. Расчет заряда для одиночного шпура
- •8.2. Расчет параметров взрывных работ для забоев с одной открытой поверхностью
- •8.3. Расчет параметров взрывных работ для забоев
- •8.4. Расчет параметров взрывных работ для забоя лавы
- •8.5. Расчет параметров взрывных работ для забоев бутовых штреков
- •8.6. Основные правила составления схемы расположения шпуров
- •8.7. Особенности расчета паспортов бвр при проходке вертикальных шахтных стволов
- •Глава 9
- •9.1. Взрывные врубы с наклонными шпурами
- •9.2. Прямые врубы
- •9.3. Комбинированные врубы
- •Глава 10 Короткозамедленное взрывание
- •10.1. Физическая сущность
- •10.2. Параметры для шахт, опасных по газу или пыли
- •Глава 11
- •11.1. Организация и режим производства
- •11.2. Технология производства
- •Глава 12* Специальные виды взрывных работ
- •12.1. Контурное взрывание
- •12.2. Пластовое и внепластовое торпедирование
- •Глава 13
- •13.2. Орошение и осланцевание отложившейся угольной пыли
- •13.3. Предохранительная среда
- •Глава 14 Взрывные технологии при открытых горных работах
- •14.2. Расчет зарядов и ведение взрывных работ методом скважинных зарядов
- •14.3. Производство взрывных работ шпуровым методом и накладными зарядами
- •14.4. Степень дробления горных пород взрывом, способы ее определения и регулирования
- •Раздел III организация производства взрывных работ
- •Глава 15 Хранение взрывчатых материалов
- •15.1. Классификация складов вм
- •15.2. Базисные склады вм
- •15.3. Расходные склады вм
- •Глава 16
- •16.1. Персонал для взрывных работ
- •16.2. Учёт и выдача вм. Документация участка взрывных работ
- •16.3. Подготовка вм к взрывным работам. Маркировка вм
- •16.4. Уничтожение взрывчатых веществ и средств инициирования
- •Глава 17 Транспортирование взрывчатых материалов
- •17.1. Перевозка вм автомобильным транспортом
- •17.2. Спуск вм в шахту
- •17.3. Доставка вм по горным выработкам
- •17.4. Доставка вм к местам работы
- •Глава 18
- •18.2. Особенности организации производства взрывных работ на земной поверхности
- •Глава 19
- •19.1. Затраты на заработную плату
- •19.2. Затраты на материалы
- •19.3. Затраты, связанные с эксплуатацией буровой техники
- •19.4. Стоимость работ буровзрывного комплекса
- •Глава 20
- •20.1. Инструктивно-информационное обеспечение
- •20.2. Функции взрывника (мастера-взрывника) и его помощников
- •20.3. Меры ответственности должностных лиц и персонала взрывных работ
4.6. Определение предохранительных свойств вв
Уровень предохранительности ВВ устанавливают только экспериментально путём воспламенения метано- и пылевоздушной смесей зарядами ВВ при различных наиболее опасных условиях их взрывания. Поэтому взрывчатые вещества, предназначенные для шахт, опасных по газу или пыли, следует подвергать, кроме общих, специальным испытаниям на безопасность воспламенения МВС и ПВС. В процессе испытаний искусственно воспроизводятся наиболее опасные ситуации, возможные при взрывных работах в угольных шахтах. При этом чем выше класс предохранительности, тем жёстче условия испытаний и выше нормативы уровня предохранительности.
Испытания проводят в опытном штреке. Количество опытов по газу – 20, по пыли – 5. Штрек представляет собой стальную трубу (рис. 4.1) диаметром 1,5...1,8 м и длиной 15...25 м, закрытую с одного торца прочным стальным днищем с отверстием диаметром 300...400 мм, к которому соосно подкатывают на специальной тележке стальную мортиру (из легированной стали 20Х, 30Х и др.) с просверленным по центру несквозным каналом диаметром 55 и длиной 1050 мм, имитирующим единичный шпур, называемуюканальной мортирой. Стенки ее прочные и массивные, выдерживающие десятки и сотни взрывов.
Опытный штрек диафрагмой (бумажной или в виде механического шторного затвора) разделён на две неравные части. Участок от днища до диафрагмы объёмом 10 м3называетсявзрывной камерой, в которой перед испытанием создаётся метановоздушная смесь с концентрацией метана около 9,5% (при взрывании по газу) или пылевоздушная смесь с концентрацией пыли около 300 г/м3(при взрывании по пыли).
Равномерная концентрация метана в смеси обеспечивается лопастной мешалкой, установленной во взрывной камере, или, как показано на рис. 4.1, наружным замкнутым вентиляционным устройством. Кроме того, штрек снабжён системой принудительного проветривания после взрывания.
Для создания взрывоопасной смеси газа с воздухом используется природный газ с содержанием метана не менее 90%, этана, бутана, пропана и других высших углеводородов не более 8%, углекислого газа не более 1% и при полном отсутствии водорода. Концентрацию газа во взрывной камере измеряют дистанционным электрическим газоанализатором ГЭУК-21 или ГМТ-3, другими современными средствами.
Для создания в опытном штреке пылевоздушной смеси на расстоянии 8...11 м от днища (в зависимости от диаметра штрека) под углом 20° к горизонту устанавливают пылераспылительную мортиру, на дне которой помещают заряд предохранительного ВВ массой 50 г с ЭДКЗ-0П и поверх него насыпают 6 кг угольной пыли. Распыление производят за 6...8 с до взрыва испытуемого заряда. Угольная пыль, используемая при испытаниях, должна содержать: 29 ... 35% летучих; не более 9% золы и не более 2% влаги. Этим требованиям в Донбассе удовлетворяет пыль пласта m3Макеевский. Пыль просеивают через сито с отверстиями 0,50,5 мм. На сите должно остаться не более 10% навески. Затем пыль просеивают через него с количеством отверстий 6400 на 1 см2. Через него должно пройти не менее 50% пыли.
Количественной характеристикой (критерием) уровня предохранительности ВВ служат:
предельная масса ВВ (mпр), при взрывании которой в заданных условиях испытания отсутствует воспламенение МВС в двадцати последовательных опытах (при испытаниях ВВ классов V…VII по газу) или воспламенение ПВС в пяти последовательных опытах (при испытаниях ВВ всех классов по пыли);
масса заряда ВВ, при взрыве которой наблюдается 50% воспламенений – в двадцати последовательных опытах m(50)(при испытаниях ВВ III и IV классов по газу).
Приняты две схемы испытания ВВ на предохранительность. По первой схеме взрывание зарядов ВВ производится в канальной мортире без забойки–моделируется торцевое обнажение заряда (рис. 4.2). Различают такие варианты пространственного размещения испытуемого заряда в канале мортиры: если испытываются ВВ классов III и IV заряд досылается до дна канала; при испытании ВВ классов V и VI заряд размещают на расстоянии 50 мм от устья канала.
Это основной вид испытания, которому подвергаются ВВ классов III…VI. При взрывании в канале мортиры (заряд ВВ без забойки) энергия взрыва будет в основном направлена на выброс (через устье канала) раскалённых продуктов взрыва (смесь газов, частиц ВВ, ЭД и пламегасителя). Выброшенные продукты взрыва расширяются во взрывной камере и смешиваются со взрывчатой метано- или пылевоздушной смесью. Часть их, способная к окислению, догорает в воздухе и создаёт новое, более сильное пламя, чем то, которое при детонации вырвалось из канала мортиры.
Порядок испытаний. В канале мортиры формируют заряд ВВ заданной массы. Мортиру на тележке подкатывают к днищу штрека, перекрывая отверстие в нём. Таким образом канал, а следовательно, и заряд сообщаются со взрывной камерой. В камере создают МВС или ПВС и производят взрывание. При получении “воспламенения” заряд уменьшают, а “невоспламенения” – увеличивают и повторяют опыт. Изменяя заряд по методу артиллерийской пристрелки (делением отклонения пополам), добиваются “невоспламенения” при максимально возможном заряде, который подтверждают двадцатью или пятью последовательными взрываниями (устанавливаютmпр) или же методом “вверх-вниз” определяютm(50), т. е. массу заряда, дающего 50% воспламенений.
При второй схеме испытания заряды ВВ взрывают в уголковой мортире со стальной отражательной стенкой, установленной на расстоянии 0,6 м от задней поверхности заряда, – моделируется боковое обнажение шпурового заряда (рис. 4.3).
Уголковая мортира представляет собой стальной цилиндр с продольными прямоугольными пазами, помещается во взрывной камере опытного штрека, заполненной стехиометрической МВС или ПВС, параллельно его оси. Патроны ВВ помещают в паз угловой мортиры и взрывают.
Аналогично с предыдущим методом испытаний по методу артиллерийской пристрелки устанавливаютmпрдля испытываемого ВВ или подтверждают её для серийных образцов. ВВ считается предохранительным, если при выполнении опытов не произойдёт воспламенение метано- и пылевоздушной смесей от взрыва заряда ВВ, масса которого не ниже нормативного значенияmпр.
Нормативы по предохранительности, которым должен удовлетворять каждый класс ВВ (при прямом инициировании), приведены в табл. 4.4.
В зависимости от вида испытаний на предохранительность, которые выдержало данное ВВ, а также от полученных значений показателей относят вновь разработанное ВВ к тому или иному классу (III…VI).
При испытаниях серийно выпускаемых ВВ оценивается качество конкретной партии. Если ВВ не выдержало положенный вид испытаний, то партия бракуется, а фактические значения mприлиm(50)при этом не устанавливают. Наряду со стандартными проводятся испытания по специальным методикам, моделирующим условия применения ВВ VII класса (в отдельных случаях V и VI класса) на практике.
Например, испытывают заряды, предназначенные для создания предохранительной среды – путём взрывания в МВС в свободно подвешенном состоянии; для перебивания стоек – одновременным взрыванием 20 зарядов, рассредоточенных во взрывной камере; для разбучивания углеспускных печей – в уголковой мортире с расположением отражательной стенки на расстоянии 200 мм в виде связки (пучка) из нескольких патронов и т.д. Норматив: выдерживать установленные нормативными документами условия испытаний, имитирующих условия их специального применения.
Таким образом, предохранительность – это относительное понятие. Предохранительные ВВ не воспламеняют газопылевоздушную смесь только при взрывании в строго определённых условиях, характерных для класса. Поэтому взрывчатые вещества, выдержавшие испытания в опытном штреке, будут безопасны при применении их в шахтах, опасных по газу или пыли, лишь при соблюдении таких условий: каждый шпуровой заряд должен быть достаточным для выполнения назначенной ему работы, но не преувеличенной; в незаряженной части шпура должна быть размещена забойка; содержание метана в атмосфере забоя и на протяжении до 20 м должно быть менее 1%; забой, кровля, стенки и почва выработки на протяжении до 20 м от забоя должны быть обильно смочены водой с добавкой смачивателей; в призабойном пространстве выработки должна быть создана водораспылительная завеса, если это регламентируется нормативными документами.
Таблица 4.4. Нормативы по уровню предохранительности ВВ III…VI классов
Класс ВВ |
Испытания в опасных условиях по |
Норматив, г | |
m(50) |
mпр | ||
При взрывании в канальной мортире | |||
III |
Газу |
175 |
- |
III |
Пыли |
Не испытывается | |
IV |
Газу |
300 |
- |
IV |
Пыли |
- |
700 |
V |
Газу |
- |
1000 |
V |
Пыли |
- |
600 |
VI |
Газу |
- |
1000 |
VI |
Пыли |
- |
1000 |
При взрывании в уголковой мортире | |||
III |
Не испытывается | ||
IV |
Не испытывается | ||
V |
Газу |
- |
100 |
V |
Пыли |
- |
400 |
VI |
Газу |
- |
600 |
VI |
Пыли |
- |
1000 |