Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 168
Скачиваний: 5
селитры с соляровым маслом или дизельным топливом вручную,, в зарядных машинах или на стационарных узлах приготовления ВВ. Ручное приготовление игданита не обеспечивает точной дозировки, тщательности смешивания компонентов и достижения расчетных характеристик ВВ.
Игданит отличается низкой чувствительностью к иницииру ющему импульсу, и для возбуждения его детонации требуется при менение промежуточных детонаторов. Важным достоинством игда нита является его более низкая стоимость по сравнению с ВВ заводского изготовления.
Недостатки игданитов: нестабильность взрывчатых характери стик ВВ; ухудшение качества ВВ при неблагоприятных метеороло гических условиях (дождь, ветер, мороз); низкое качество дробления вязких крупноблочных пород особенно в нижней части уступа при завышенных с. п. п.
Перспективы более широкого применения игданита на открытых работах неразрывно связаны с повышением качества выпускаемой заводами химической промышленности аммиачной селитры и с меха низацией приготовления игданита.
В последние годы игданит все шире применяют в рудных шахтах при механизированном заряжании шпуров, что позволяет получать высокую плотность заряжания (до 1,2 г/см3 ) и устойчивую детонациюзарядов небольшого диаметра (42—46 мм).
Водонаполненные ВВ. Для устранения вымывания аммиачной селитры по мере прохождения ВВ через столб воды высотой 5—10 м, увеличения водоустойчивости смесей аммиачной селитры с тротилом и повышения плотности ВВ до 1,4 г/см3 в их состав вводят загусти тель и до 15% воды. Раствор селитры благодаря загустителю при обретает желеобразную консистенцию и ВВ становится вязким и малоподвижным. В качестве загустителей могут быть использованы крахмал, декстрин, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ),. гуаргам и другие вещества.
Различают следующие типы водонаполненных ВВ: акватолы,. горячельющиеся ВВ (ифзаниты) и акваниты.
Акватолы. В настоящее время к постоянному применению до пущен акватол 65/35, в состав которого входят 65—69% гранулиро ванной аммиачной селитры, 27—30% тротила и 0,5—3,5% карбо
ксиметилцеллюлозы. |
По внешнему виду это сухая смесь, похожая |
на зерногранулиты. |
Готовый акватол получается при добавлении |
к сухой смеси 15% |
воды. По внешнему виду он представляет собой |
вязкую подвижную массу, текучесть которой быстро увеличивается при возрастании температуры. Взрывчатые характеристики акватола приведены в табл. 10.
Эффективность применения акватолов обусловливается их боль шой плотностью, возможностью механизации заряжания и относи тельно низкой стоимостью.
Для возбуждения детонации акватола требуется промежуточный детонатор из тротиловых шашек или патронов скального аммонита.
Сухую акватольную смесь с водой смешивают |
непосредственно |
на месте применения в стационарных установках, |
оборудованных |
растворосмесителями с моторами во взрывобезопасном исполнении, или в передвижных зарядных установках, с помощью которых акватол смешивают с водой и заряжают скважины. При наполнении акватола водой вследствие поглощения тепла при растворении се
литры резко |
снижается температура. |
При |
температуре |
воздуха |
t < 8° С готовая смесь имеет отрицательную |
температуру |
и весьма |
||
малоподвижна, кроме того, плотность акватола снижается |
(рис. 19). |
|||
Поэтому для приготовления акватола |
необходимо подогревать его |
|||
компоненты и воду. |
|
|
|
|
Акватолы |
на карбоксиметилцеллюлозе в |
качестве загустителя |
обладают малой водоустойчивостью и могут быть применены в мало-
|
|
|
|
обводненных |
скважинах |
при количестве |
|||||||
|
|
|
|
воды до 30% веса заряда. Повышение |
|||||||||
|
|
|
|
водоустойчивости |
акватола |
достигают, |
|||||||
|
|
|
|
применяя в качестве загустителя, напри |
|||||||||
|
|
|
|
мер, гуаргам. |
|
|
|
|
|
||||
'-10 |
0 |
+10 +20 J0 |
|
Помимо |
акватола |
65/35, |
разработаны |
||||||
металлизированные акватолы с добавками |
|||||||||||||
|
Температура, |
°С |
|||||||||||
|
алюминиевой |
пудры, |
позволяющей |
уве |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
Р и с . 19. |
Зависимость |
плот |
личить |
теплоту |
взрыва |
(см. табл. 10). |
|||||||
ЯОСТІІ акватола |
от темпера |
В |
состав акватола МГ алюминий входит |
||||||||||
|
туры |
|
в |
сплаве |
с тротилом |
в виде гранул алю- |
|||||||
|
|
|
|
мотола, |
а в акватол М-15 — в виде |
круп |
|||||||
Ифзанитами, |
по |
ного порошка (12,5—13,2%). |
|
|
|||||||||
предложению |
Института |
физики |
Земли |
АН СССР, называют акватолы, которые изготовляют по технологии горячего смешивания. Научной основой создания этих ВВ в нашей стране явились исследования Г. П. Демидюка, Л . В. Дуб нова, А. Н. Ханукаева и других ученых. Ифзаниты изготовляют путем водонаполнения гранулотола горячим пересыщенным рас твором аммиачной селитры, загущенной карбоксиметилцеллюлозой при концентрации аммиачной селитры 84—85%, температуре 75— 80° С, плотности раствора 1,39 г/см3 . Раствор изготовляют в ста ционарной установке, смешивают с гранулотолом в зарядной ма шине, которая по шлангу подает взрывчатую смесь на дно скважины {под столб воды). Охлаждаясь в скважине, взрывчатая смесь затверде вает при плотности 1,4—1,6 г/см3 .
Акваниты в отличие от акватола не обладают явно выраженной текучестью и могут быть снаряжены в бумажные или полиэтилено вые патроны. Содержание воды в составе акванитов не превышает 4—10%, плотность акванитов 1,5—1,6 г/см- '. При хранении аква ниты твердеют, при охлаждении — густеют, при температуре —15° С становятся твердыми, а при температуре более 20° С сильно раз жижаются. Водонаполненные ВВ являются новыми и еще недо статочно исследованными ВВ, поэтому вопрос о перспективности их применения требует дальнейшего изучения.
§ 15. Нитроэфировые ВВ
В группу нитроэфировых ВВ входят д и н а м и т ы , предста вляющие собой желатинообразные ВВ с большим содержанием нитроэфиров, д е т о н и т ы — низкопроцентные нитроэфировые ВВ, имеющие порошкообразную структуру и содержащие 6—15% нитроэфиров, а также полупластичные нитроэфировые ВВ, содер жащие от 15 до 30% жидких нитроэфиров. Для понижения темпе ратуры замерзания в состав этих ВВ помимо нитроглицерина вводят нитрогликоль и нитродигликоль. Желатинирование нитроэфиров производится растворением в них коллодионного хлопка или низко азотного пироксилина.
В настоящее время в СССР в ограниченном количестве выпускают 62%-ный труднозамерзающий динамит с температурой замерзания —20° С. Это многокомпонентное ВВ, в котором объединены взрыв чатый желатин — раствор коллоидионного хлопка (3,5%) в нитроэфирах (62%) и динамон — смесь селитры (32%) с древесной мукой (2,5%). В начальный период приготовления динамитов для умень шения чувствительности в их состав вводили инертный заполни тель (кизельгур), в дальнейшем замененный на активный. Древесная мука выполняет также функцию разрыхлителя. Для повышения химической стойкости с целью поглощения остатков сильных кислот в состав динамитов вводят мел или соду.
Достоинства динамита: высокая плотность (1,4—1,5 г/см3 ), пла стичность, абсолютная водоустойчивость, высокая теплота взрыва (1270 ккал/кг) и работоспособность (400 см3 ), что обеспечивает полу чение высокой объемной концентрации энергии.
Динамит токсичен, при работе с ним у работающих возникают головные боли. При постоянном обращении с динамитом вырабаты вается иммунитет, головные боли прекращаются.
Чувствительность динамитов и восприимчивость к детонации не стабильны. При охлаждении динамиты иногда становятся невос приимчивы к обычным капсюлям-детонаторам, а чувствительность к механическим воздействиям увеличивается. Незначительное изги бание патрона полузамерзшего динамита может привести к взрыву. Единые правила безопасности запрещают применение полузамерзших патронов нитроэфировых ВВ .
Критический диаметр 62%-ного динамита равен 20 мм. При не достаточно мощном импульсе или в зарядах диаметром, близким к критическому, динамит иногда детонирует со скоростью 1300— 2300 м/с, а в зарядах диаметром 45 мм тот же динамит детонирует со скоростью 5300—6500 м/с.
|
Динамиты можно применять в обводненных забоях при взрывании |
|||||
крепких пород, |
а также при подводном взрывании. |
|
|
|||
|
Детониты — аммиачно-селитренные относительно водоустойчивые |
|||||
ВВ |
порошкообразной или |
полупластичной структуры |
плотностью |
|||
1,1 |
—1,3 г/см3 |
с |
добавками |
(6—15%) нитроэфиров |
(см. табл.9), |
|
предназначенные |
для подземных работ. При работе |
с |
детонитами |
вследствие их токсичности необходимо соблюдать осторожность, чтобы ВВ не касалось кожи и не распылялось в воздухе.
С увеличением содержания нитроэфиров в составе ВВ чувстви тельность детонитов к механическим воздействиям возрастает. Кри тический диаметр детонитов 8—10 мм, поэтому их выпускают в па тронах уменьшенного (28 мм) диаметра.
Эффективность применения детонитов увеличивается с умень шением диаметра шпуров и с увеличением крепости взрываемых пород свыше 12.
§16. Пороха и оксиликвиты
Внекоторых случаях для взрывных работ на карьерах приме" няют бездымные пороха. Бездымные пороха, как правило, не спо собны детонировать от промышленных детонаторов и для их взры вания требуется промежуточный детонатор.
При детонации |
пороха со |
скоростью 6,3 |
км/с |
выделяется |
1000 ккал/кг тепла |
и образуется |
около 900 л/кг |
газов; |
работоспо |
собность порохов 370—380 см3 , бризантность 14 мм; плотность 1,5—
1,6 |
г/см3 . |
|
При работе с порохом во избежание электризации и вспышек |
все |
приспособления и сами пороха следует смачивать водой. |
Вопрос о необходимом промежуточном детонаторе для взрыва заряда пороха в каждом конкретном случае решается опытным путем.
Дымный порох обычно содержит 75% калиевой селитры, 15%
древесного угля и 10% серы. Дымный порох представляет |
собой |
||
зерна темно-серого цвета со слегка блестящей поверхностью. |
Вели |
||
чина |
зерен крупного пороха 3—8,5 мм, мелкого |
1,5—3 мм. |
Плот |
ность |
пороховых зерен 1,6—1,75 г/см3 , насыпная |
плотность |
0,9— |
1 г/см3 . Дымный порох чрезвычайно чувствителен к действию пла мени, искр и к трению. В шпурах или скважинах дымный порох сгорает со скоростью около 400 м/с. В настоящее время его приме няют при добыче штучного камня и для изготовления огнепроводного шнура.
Оксиликвиты изготовляют путем пропитки патронов из измель ченных углеродистых материалов типа древесного угля и сажи или целлюлозных поглотителей (мха-сфагнума, торфа и т. п.) жидким кислородом или смесью его с 15—30% жидкого азота.
Время с момента извлечения насыщенного кислородом патрона из термоса до момента, когда он начинает терять способность к дето
нации, характеризует |
« ж и з н е н н о с т ь » |
оксиликвита, |
которая |
||
меняется от |
5 мин до 3 ч при диаметре |
патронов |
от |
40 мм до |
|
180 мм соответственно. |
Для взрывных работ считается пригодным |
||||
патрон, в котором кислорода достаточно для полного |
газообразова |
||||
ния, т. е. окисления Н в Н 2 0 и С в СО (точка СО). |
|
|
|||
Расчетная |
теплота |
взрыва оксиликвитов |
в точке |
С 0 2 (когда |
кислорода достаточно для окисления С до С 0 2 и Н до Н 2 0 ) 1600— 2300 ккал/кг. Скорость детонации оксиликвитов 2—4 км/с, работо-
способность 250—600 см3 , бризантность 16—20 мм. Оксиликвиты легко воспламеняются, что почти всегда приводит к взрыву.
В настоящее время оксиликвиты не применяются, однако имеются проекты их применения для бурения скважин.
§ 17. Анализ и перспективы развития ассортимента промышленных ВВ
Условия ведения взрывных работ на карьерах и при подземной разработке месторождений полезных ископаемых определяют требо вания, которым должны отвечать ВВ, применяемые в этих условиях, а также перспективные направления в разработке их рецептур для различных условий.
Цены на промышленные ВВ заводского изготовления приве дены в табл. 11.
На открытых горных работах в настоящее время основной объем породы отбивают зарядами, размещаемыми в вертикальных и на клонных скважинах диаметром 100—300 мм.
К ВВ, применяемым на карьерах, предъявляются ряд требо ваний.
1. ВВ могут иметь критический диаметр >> 100 мм, т. е. пони женную детонационную способность в зарядах малого диаметра (грубодисперсные гранулированные ВВ с широкой зоной химиче ской реакции). ВВ с такой характеристикой обеспечивают более равномерное дробление породы.
2. При взрывных работах на карьерах возможно использование ВВ, не имеющих нулевой кислородный баланс. Однако при при менении ВВ с отрицательным кислородным балансом, особенно при имеющейся тенденции увеличения масштабов взрывов и интен сивном углублении карьеров, удаление вредных газов из зоны карь ера осложняется. Кроме того, ядовитые газы в течение 100 ч могут находиться в развале взорванной породы, проникать по трещинам в подземные выработки и вызывать отравление работающих там людей. Поэтому применение таких ВВ должно быть четко рег ламентировано.
3. Большие объемы взрывов требуют одновременного заряжания большого количества скважин. Поэтому ВВ должны обладать хоро шей сыпучестью, минимальной слеживаемостью при хранении, минимальным пылением при пересыпке и быть малочувствительными к механическим воздействиям с тем, чтобы работы по заряжанию скважин могли выполняться зарядными агрегатами.
4. При больших значениях л. н. с. и диаметров заряда основное влияние на интенсивность дробления пород при взрыве оказывает трещиноватость пород. Мощность ВВ при этом имеет меньшее зна чение, чем при отбойке шпурами и скважинами малого диаметра (70—100 мм), поэтому основная масса ВВ может иметь относительно невысокую теплоту взрыва (до 1000 ккал/кг). Такие ВВ обеспечи вают в большинстве случаев хорошее дробление породы при отно сительно невысокой их стоимости.