lukyanov-взрывные работы

где η – коэффициент использования шпура (КИШ); е – переводной коэффициент ВВ; Р0 – вместимость ВВ в 1 м шпура; – плотность заряжания, кг/м3; Ku – коэффициент использования во времени.

Как видно из формулы (3.4), выбор наиболее эффективного ВВ при равной степени дробления пород определяется их буримостью, стоимостью 1 кг ВВ и его плотностью.

Для более детальных расчётов необходимо подсчитывать затраты на вторичное дробление негабарита и погрузку породы экскаваторами, переработку минерального сырья до выхода готового продукта.

В условиях конкретного применения ВВ выбирают с учётом этих соображений, а также практического опыта горного предприятия и технологичности ВВ в соответствии с принятой схемой механизации взрывных работ.

Упаковка и расфасовка ВВ заводского изготовления зависят от свойств ВВ, их назначения, гарантируемых сроков сохранности свойств, условий хранения, перевозки и применения. Гранулированные ВВ выпускаются только в россыпном виде, порошкообразные – как в россыпном, так и в патронированном виде. ВВ высокой чувствительности к внешним воздействиям, а также предохранительные ВВ выпускаются в патронированном виде.

Гранулированные и непатронированные порошкообразные ВВ упаковывают в 4-слойные бумажные битумированные мешки или мешки с полиэтиленовым покрытием.

Патронированные ВВ выпускаются по типоразмерам с определёнными величинами диаметра патронов и их массы. Патроны упаковываются в пачки из парафинированной бумаги или пакеты из полиэтилена, по 8–12 патронов в пачке. Пачки или пакеты упаковывают в деревянные ящики, которые готовятся из древесноволокнистых плит или из гофрированного картона.

Контрольные вопросы

1.С учётом каких факторов осуществляется выбор типа ВВ?

2.Как оценивается экономическая эффективность применения разных ВВ?

3.Перечислите ВВ, допущенные к постоянному применению только для открытых горных работ.

4.Назовите основные ВВ, допущенные к применению на подземных работах.

221

ГЛАВА 4 СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ

ПРИ ВЗРЫВАНИИ

4.1. Классификация способов взрывания

При взрывных работах применяют различные технические приёмы и средства, учитывающие конкретные условия и обеспечивающие надёжное взрывание зарядов ВВ.

Способы взрывания различают по виду используемых средств, вызывающих детонацию зарядов, а также по величине интервала времени замедления между взрывом зарядов.

Взрывание – процесс детонирования зарядов ВВ в заданной последовательности и в определённый промежуток времени, осуществляемый средствами инициирования (СИ), передающими импульс заряду ВВ и тем самым вызывающими (возбуждающими) его детонацию.

По виду применяемых СИ, вызывающих детонацию зарядов, на горных предприятиях применяют следующие способы взрывания: огневой, электроогневой, электрический и с помощью детонирующего шнура.

Название способа взрывания определяется тем видом средств взрывания, который непосредственно вызывает детонацию ВВ. При огневом способе взрывание осуществляют с помощью огнепроводного шнура, капсюлядетонатора и средств поджигания; при электроогневом – с помощью СИ огневого и электрического способов; при электрическом – с помощью электродетонаторов, проводов, источников тока и контрольно-измерительных приборов; при взрывании с помощью детонирующего шнура – с помощью СИ огневого или электрического способа, инициирующих ДШ. Детонирующий шнур инициируют при помощи капсюля-детонатора (КД) или электродетонатора(ЭД).

По величине интервала времени замедления между зарядами различают мгновенное, короткозамедленное и замедленное взрывание.

При мгновенном взрывании заряды детонируют практически одновременно. Взрывание зарядов ВВ осуществляется электрическим способом при помощи детонирующего шнура или капсюля-детонатора. При этом способе порода дробится неравномерно, и практически нет возможности улучшить качество дробления, поскольку взрыв двух соседних зарядов происходит с интервалом.

222

При короткозамедленном взрывании группа зарядов ВВ взрывается в определённой последовательности с интервалом времени 25…250 мс при помощи детонаторов ЭДКЗ или ДШ совместно с набором замедлителей КЗДШ. Этот метод используют при массовых взрывах, как в подземных условиях, так и при открытых разработках.

При замедленном способе взрывания интервалы между отдельными взрывами зарядов ВВ составляют 0,5…10 с. Взрывание осуществляют при помощи ЭД замедленного действия.

4.2. Огневое взрывание

При огневом способе взрывания детонация зарядов ВВ вызывается с помощью КД. Данный способ применяют на открытых работах, а также в шахтах, не опасных по газу и пыли, при проведении горизонтальных горных выработок.

С помощью специальных средств воспламенения поджигают отрезок ОШ, закрепленный в КД, от искры ОШ взрывается КД, вызывая детонацию всего заряда ВВ. При этом способе можно вести счёт взрывающихся зарядов без специальных приборов.

Огневое взрывание представляет собой комплекс операций, включающий изготовление зажигательных и контрольных трубок, а также патронов-боевиков. Все эти операции выполняет взрывник.

При шпуровом методе взрывания зарядов допускается зажигание за один приём не более 16 шнуров, а при применении зажигательных патронов число шнуров, зажигаемых за один приём, должно быть не более 10 на забой.

При ведении взрывных работ в вертикальных и наклонных выработках с углом падения более 30° применять огневой способ запрещается (разрешается электроогневой или другие). Электроогневое взрывание используют при проходке вертикальных и наклонных восстающих выработок, а также при проведении горизонтальных и направленных вниз выработок. При этом способе взрывания действует электрозажигательный патрон ЭЗП-Б, т. е. создаётся возможность своевременного отхода взрывников на безопасное расстояние.

При огневом и электроогневом взрывании необходимо вести счёт взорвавшихся зарядов, подходить к месту взрыва разрешается не ранее чем через 15 мин с момента последнего взрыва.

Описанные способы взрыва просты в применении, не требуют сложных расчётов, имеют низкую стоимость. Однако существует ряд недостатков: значительная опасность для взрывания, ограниченность числа взрываемых зарядов, нахождение взрывника при зажигании непосредственно у зарядов, невозможность проверки какими-либо прибора-

223

ми качества подготовки зарядов к взрыву; невозможность получения точных интервалов замедлений; образование большого количества ядовитых газов при сгорании огнепроводного шнура; невозможность получения короткозамедленного взрывания и проверки взрывной сети.

Средствами инициирования называют принадлежности, с помощью которых осуществляется взрыв – зажигательные трубки, зажигательный тлеющий фитиль, зажигательная свеча, зажигательный патрон ЗП-Б, контрольная трубка, боевик, капсюль-детонатор, огнепроводный шнур.

Зажигательная трубка – капсюль-детонатор со вставленным в него и скрепленным с ним отрезком огнепроводного шнура определённой длины. Она служит для передачи начального импульса заряду. Изготовляют её в отдельном помещении на столах, обитых брезентом по войлоку или резиной толщиной 3 мм и переносят в специальных сумках отдельно от ВВ.

Тлеющий фитиль – шнур с сердцевиной из льняных или хлопчатобумажных нитей, пропитанных концентрированным раствором калиевой селитры и помещённых в наружную нитяную оплетку. Скорость горения при поджоге открытым пламенем от 1,0 до 2,5 см/мин.

Зажигательные свечи – бумажные гильзы диаметром около 10 мм и длиной 200 мм, заполненные с одного конца горючим составом, а с другого – инертным веществом (для держания в руке при горении). На конце горючей части имеется зажигательная головка, воспламеняющаяся от спичечной тёрки. Время горения свечей – 1; 2; 3 мин.

Зажигательные патроны ЗП-Б – бумажные парафинированные гильзы с открытым концом, на дне которых находятся упрочнённые с помощью парафина и канифоли пороховые лепешки толщиной 2…3 мм. Диаметр зажигательных патронов – 18…41 мм, длина – 50…70 мм. Предназначаются для одновременного зажигания до 37 отрезков огнепроводного шнура. Зажигательные патроны применяют для группового зажигания огнепроводного шнура. Выпускают зажигательные и электрозажигательные патроны в бумажных гильзах марок ЗП-Б от № 1 до

№5. Патроны № 1 предназначены для поджигания 7-ми (№ 2 – 8–12,

№3 – 13–19, № 4 – 20–27 и № 5 – 28–37) отрезков шнура.

Контрольная трубка служит для контроля за временем при воспламенении зажигательных трубок взрывником. Во избежании разлёта металлических осколков для изготовления контрольных трубок используют КД из бумажных гильз. Контрольные трубки применяют при взрывании на открытой поверхности в случае значительного удаления зарядов один от другого. В подземных условиях используют контрольный отрезок огнепроводного шнура.

224

Боевик – патрон ВВ (шашка-детонатор) или часть заряда ВВ в оболочке, смонтированный с инициатором взрыва. Применяют для возбуждения устойчивой детонации зарядов ВВ. Их изготовляют на месте работ или в специально отведённых местах и зарядных будках, расположенных не ближе 50 м от места производства взрывных работ.

Капсюль-детонатор (рис. 4.1) предназначен для возбуждения детонации ВВ при взрывных работах огневым способом. Он представляет собой открытую с одного конца медную, алюминиевую или бумажную гильзу (6), в которой запрессован заряд вторичного инициирующего ВВ (2). Заряд первичного инициирующего ВВ (гремучая ртуть (3) и тенерес или азид свинца (5) в капсюле-детонаторе запрессован в чашечку (4) из металла (меди, алюминия), имеющую в середине отверстие диаметром 2…2,5 мм, для усиления инициирующего действия донышко капсюлядетонатора делают в виде кумулятивного углубления (1).

Рис. 4.1. Капсюли-дитонаторы:

а– гремуче-ртутно-азидо-тетриловый;

б– гремуче-ртутно-тетриловый

Широко применяют в горной промышленности капсюли-детонаторы в алюминиевой гильзе КД8-А, в бумажной гильзе КД8-Б и в металлической гильзе (стальной или биметаллической) КД8-С. Названия их зависят от вида инициирующих ВВ, которыми снаряжены капсюли-детонаторы: азидотетриловый, гремуче-ртутно-тетриловый, азидо-тэновыйит. д.

Огнепроводный шнур (рис. 4.2) служит для подвода пламени к первичному заряду капсюля-детонатора. Имеет сердцевину из мелкозернистого чёрного (дымного) пороха с направляющей нитью и две-три оплётки из хлопчатобумажных ниток, пропитанных водоили влагонепроницаемой массой. Диаметр ОШ – 5…6 мм. Отрезок шнура длиной 60 см имеет разбросво временигорения от 60 до 70 с, скорость горения – 1 см/с. Шнуры выпускают отрезками по 10 м (свёрнутыми в круги).

225

Рис. 4.2. Огнепроводный шнур:

1 – направляющая нить; 2 – порох; 3 – льняные оплетки; 4 – наружная оболочка

В зависимости от материала водоизолирующего покрытия выпускают следующие марки шнура: асфальтированный (ОША), с пластиковым покрытием (ОШП) и экструзионный с полиэтиленовой оболочкой (ОШЭ).

Техническая характеристика огнепроводных шнуров

Тип шнура	ОША	ОШП	ОШЭ
Диаметр, мм	4,8…5,8	5…6	4,8…5,1
Число оплеток, шт.	3	2	2
Теплостойкость, °С	45	50	50
Морозостойкость, °С	−25	−35	−35

Гарантийный срок хранения шнура ОШП – 5 лет, остальных – 1 год. Огнепроводные шнуры выпускаются отрезками длиной 10 м, свернутыми в бухты, и укладывают в пачки по 25 шт., а пачки – в ящики.

4.3. Электрическое взрывание

Электрический способ взрывания является одним из основных и может применяться в любых условиях. Преимущества его по сравнению с огневым способом заключаются в отсутствии ядовитых газов, а также возможности взрывания с любого расстояния одновременно серии зарядов, а также с замедлением. Поэтому при применении данного способа обеспечиваются безопасность и возможность взрывания зарядов в любой последовательности. Электрическое взрывание используют также при взрывных работах в шахтах, опасных по газу и пыли. Однако этот способ имеет ряд недостатков: сложность подготовки, монтажа и расчёта элек-

226

тровзрывной сети, изоляции участков; необходимость проверки сопротивления сети соответствующими приборами; опасность преждевременных взрывов от блуждающих токов и ликвидации зарядов; высокая стоимость.

Работы при электрическом способе взрывания выполняют в следующей последовательности: расчёт взрывной сети; подбор и проверка электродетонаторов по сопротивлению; изготовление боевиков; заряжание; монтаж электровзрывной сети и её проверка; подсоединение магистральных проводов к источнику тока и взрывание.

Действие электродетонаторов основано на нагревании электрическим током мостика накаливания. Температура его разогрева пропорциональна количеству выделившегося тепла Q, которое при протекании в течение времени t тока силой I через мостик с сопротивлением R составит:

Q = 0, 24 I 2 Rt .

(4.1)

Чем больше выделяется тепла, тем выше разогрев мостика и эффективней воспламенение горелки. Верхний предел постоянного тока, который, протекая через ЭД без ограничения времени, не вызывает их срабатывания, называют безопасным током.

Чувствительность к току характеризуется импульсом воспламенения. Поднимпонимают импульс токаI2t, обеспечивающий взрывдетонатора.

Гарантийный ток – минимальный ток, проходящий через последовательно включенные электродетонаторы и вызывающий их воспламенение с заданной вероятностью. Обычно при постоянном токе его значение составляет 1 А, а при переменном – более 2,5 А.

Для безопасного ведения работ должны соблюдаться следующие условия: ток, проходящий через электродетонатор, должен быть меньше гарантийного; электродетонаторы проверены на проводимость и подобраны по сопротивлениям; электрическая сеть должна быть точно рассчитана, смонтирована и проверена.

Источниками тока служат взрывные машинки, а также силовая и осветительная сети.

При работах с применением электрического взрывания группы ЭД соединяют между собой последовательно, параллельно или по смешанным схемам (последовательно-параллельно).

Последовательное соединение (рис. 4.3, а) состоит в том, что концы детонаторных проводников заряда ВВ соединяют между собой, а два крайних конца присоединяют к магистрали, идущей к источнику тока. При последовательном соединениичерезвсеЭДпроходиттокодинаковойсилы:

I =	E		,	(4.2)
	rn +r	+ R
	o

227

где Е – электродвижущая сила источника тока, В; r – сопротивление одного электродетонатора, Ом; n – число ЭД в цепи; r0 – внутреннее сопротивление источника тока, Ом; R – сопротивление подводящих проводников) Ом. Общее сопротивление электровзрывной сети

N
Rобщ = Rм + Rс + Rу + NRк +∑Rэд ,	(4.3)
1

где Rм, Rc, Ry, Rк, Rэд – сопротивление проводов, соединительных, участковых, магистральных концевых, ЭД, Ом; N – число ЭД, а сопротивление проводников

	R =ρ	l	,	(4.4)
		S

где ρ – удельное сопротивление материала провода; l, S – длина и сечение провода. Безопасность при постоянном токе обеспечивается при условии:

	I =	U	≥ Iг ,	(4.5)
		R
		общ

где I сила тока, поступающего в ЭД, А; U – напряжение источника тока, В; Iг – гарантийный ток, А; I равно 1А при взрывании одного ЭД, 1,5А – от 2 до 100 ЭД и 1,25 А – более 100 ЭД,

Параллельное соединение (см. рис, 4.3, б, в) состоит в том, что каждый концевой провод ЭД присоединяют к разным магистральным проводам. При этом способе соединения требуется значительно более мощный источник тока, чем при последовательном:

	E
I =		.	(4.6)
	r / n +r + R
0

Общее сопротивление группы параллельно соединённых ЭД находится из выражения

1	=	1	+	1	+...+	1	,	(4.7)
R		R		R		R
r		1		2		n

где R1, R2, … Rn – сопротивление электродетонаторов, Ом.

Различают параллельно-ступенчатое соединение (см. рис. 4.3, в), когда электродетонаторы постепенно присоединяют к двум параллельным проводам по ступням, и параллельно-пучковое соединение (см. рис. 4.3, б), когда электродетонаторы в виде пучков присоединяют к металлическим проводам. Общее сопротивление при параллельно-ступенчатом соединении электровзрывнойсетирассчитывают по формуле:

Rобщ	= Rм + Rс + Rу +	Rэд + Rк	.	(4.8)
		N

228

Рис. 4.3. Схемы соединения электродетонаторов:

а– последовательное; б – параллельно-пучковое; в – параллельно-ступенчатое;

г– параллельно-последовательное; д – последовательно-параллельное

Параллельно-последовательный способ соединения (рис. 4.3, г) состоит в том, что ЭД разделяют на группы, в каждой из которых имеются последовательные и параллельные соединения. При данном способе соединения следует выполнять следующие условия:

1)в каждой группе должно быть одинаковое число ЭД;

2)сопротивление во всех группах должно быть одинаковым. Общее сопротивление взрывной сети в этом случае составит:

Rобщ = Rм + Rс +	Rу + Rк + RЭД	m1 ,	(4.9)
	n1

где т1 – число последовательно соединенных групп ЭД; n1 – число параллельно соединенных ЭД в группе, а величина тока в магистрали

I =			U		.	(4.10)
			R
	Rм	+ Rс	у	+ Rу m
			n

Последовательно-параллельный способ (см. рис. 4.3, д) состоит в том, что ЭД в группах соединяются между собой последовательно, а группы их включаются в электровзрывную сеть параллельно. Величина тока в этом случае

229

I =			E		.	(4.11)
	n	2	+r
				+ R
	m		0

Общее сопротивление взрывной сети

Rобщ	= Rм +	Rс + Rу +n2 (Rэд + Rк )	,	(4.12)
		m1

где n2 – число последовательно включенных ЭД в группе; m1 – число параллельных групп ЭД, а величина тока в магистрали

I ≥ mIr .

(4.13)

При данном способе можно использовать источник тока небольшой мощности, чем обеспечивается большая надёжность взрывания. Данный способ широко применяется. Некоторые комбинации описанных выше способов (например, в схемах с дублированием) приведены на рис. 4.3.

Средства электрического инициирования. Электродетонатор пред-

ставляет собой капсюль-детонатор, соединённый в одно целое с электровоспламенителем, преобразующим электрическую энергию в тепловую и соответственно вызывающим вспышку воспламеняющегося состава.

Электродетонаторы по характеру действия подразделяют на три группы: мгновенные, замедленные и короткозамедленные.

У электродетонаторов мгновенного действия электровоспламе-

нитель находится непосредственно у чашечки капсюля-детонатора, который при включении тока взрывается практически мгновенно.

Принцип действия их следующий: электрический ток, поступающий по проводникам от источника тока к мостику накаливания, воспламеняет зажигательный состав, от пламени которого детонирует первично инициирующее ВВ, возбуждая взрыв электродетонатора.

Серийно выпускают следующие электродетонаторы: ЭД-8-Э, ЭД-8-Ж (рис. 4.4), ЭД-8-ПМ, ЭД-1-8Т, ТЭД-2, ЭДВ-1, ЭДВ-2 (ВЭД)*.

ЭД-8Э – водостойкий, непредохранительный, с эластичным креплением мостика накаливания; ЭД-8Ж – водостойкий, непредохранительный, с жёстким креплением мостика накаливания; ЭД-КЗ-35П, ЭД-КЗ-ОП – предохранительный, повышенноймощностидляшахт, опасныхпогазуипыли.

* Буквы означают: Э, Ж – эластичный и жесткий способы крепления мостика накаливания; ПМ – предохранительные мощные; Т – термостойкие.

230