Файл: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие.pdf

вручную. При электровзрыванпн боевпки подают после окончания заряжания, удаления зарядчиков.

Одним из наиболее опасных моментов при механизированном заряжании ВВ является образование и накопление значительных по величине потенциалов статического электричества. Как показалп специально поставленные опыты, при тренпи о трубы частиц ВВ в процессе пневмотранспортировапия электрический потенциал может достигать 30 кВ. Его разряд способен воспламенить огнепроводный шнур, привести к взрыву детонирующий шнур и капсюльдетонатор. Особо опасно это при электрическом способе взры­ вания.

Установлено, что электризуемость повышается с увеличением скорости транспортирования, дисперсности частиц ВВ, с уменьше­ нием его влажности. Это особенно относится к зарядчикам эжектор­ ного типа, в которых реализуется весьма высокая скорость движе­ ния ВВ.

Для предотвращения образования и накопления высоких потен­ циалов статического электричества при создании зарядных и иных устройств необходимо соблюдать следующие меры:

зарядные шланги необходимо изготавливать из проводящих материалов с таким расчетом, чтобы они обладали достаточно боль­ шим сопротивлением для блуждающих токов и высокой проводи­ мостью для стеканпя статического электричества;

шланги для заряжания шпуров и скважин, а также трубы для пневмотранспортпрования ВВ необходимо изготавливать из различных полимерных материалов (полиэтилен, полихлорвинил,

при применении для пневмозаряжания металлических трубопро­ водов необходимо укладывать их на изолирующие опоры, особенно в местах расположения подземных электрических кабелей;

при работе всех средств механизации, п в частности зарядных устройств, должны быть соблюдены огранпчеппя санитарных порм по содержанию пыли в воздухе — тротила не более 1 мг/м3, аммиачно-селитренных ВВ не выше 10 мг/м3, алюминиевой пудры

2 мг/м3.

Для уменьшения пыления необходимо за счет добавления воды поддерживать влажность ВВ 2—4% (при этом не снижается качество ВВ и появляется возможность увеличения плотности заряжания). Активно влиять на процесс пыления при заряжании можно за счет регулирования скорости транспортирования ВВ и воздушного по­ тока, зазором между зарядным шлангом и скважиной (шпуром), рас­ стоянием от конца шланга до заряда и т. д.

В процессе эксплуатации все машины и механизмы должны быть обеспечены квалифицированным техническим обслуживанием и кон­ тролем. В случае выхода из строя и ремонта оии должны быть тща­ тельно очищены от остатков ВВ.

574

§ 144. Отказы и выгорания зарядов ВВ при производстве взрывных работ н меры борьбы с ними

Выгорание (дефлаграция) заряда ВВ происходит в основном при замедлении процесса детонации или при полном его прекраще­ нии. При небольшой скорости взрывчатого превращения происходит, по существу, горение заряда. Горящие частицы ВВ в шпуре, а также в отбитом угле являются источником воспламенения метана взрыва угольной пыли, очагом пожаров в шахтах. Выгорание шпуровых зарядов представляет опасность в отношении с запаздыванием взрывов. Действительно, поскольку скорость горения ВВ невелика (мм/с или см/с), шпуровой заряд может выгорать сравнительно долго, в пределе до 10 мин. По мере горения процесс ускоряется и может перейти в детонацию. Это, в свою очередь, может послужить источ­ ником несчастного случая в забое шахты. Такие случаи неоднократ­ но имели место в горнодобывающей промышленности многих стран.

Исследованиями причин, вызывающих отказы и выгорания за­ рядов ВВ, и обеспечением устойчивой детонации в зарядах занима­ лись советские ученые 10. Б. Харитон, С. И. Рудаковский, И. Я. Пе­ тровский, Л. В. Дубнов, К. К. Андреев, А. И. Гольбиндер, Н. Л. Ро­ синский и др. В результате этих исследований установлено, что отказы и выгорания шпуровых зарядов могут происходить по раз­ личным причинам.

Влияние пересыпок из угольной и породной мелочи. Между пат­ ронами ВВ в момент заряжания или во время взрывания попадают куски породы, отколовшиеся от стенок шпура, или угольный штыб. При этом резко ухудшаются условия передачи детонации и возможен отказ или выгорание заряда.

Установлено, что если между патронами, составляющими шпу­ ровой заряд, имеются воздушные промежутки, то можно получить отказ. Это не подтвердило существовавшее ранее представление, согласно которому детонация заряда в шпуре при наличии прочной оболочки передается на значительно большее расстояние, чем на открытом воздухе. Исследования показали что, по крайней мере для предохранительных ВВ, расстояние передачи детонации в шпуре, как правило, меньше расстояния передачи детонации на открытом воздухе. Для устранения этой возможной причины отказов предпи­ сывается тщательная очистка (промывка) шпуров от буровой мелочи, а все патроны должны досылаться в шпур единой колонкой. В послед­ нее время для борьбы с выгораниями за счет пересыпок стали применять так называемые монозаряды.

Влияние радиального зазора. При детонации в шпуре (пли трубе

сдостаточно прочными стенками) цилиндрического заряда ВВ в воз­ душном зазоре между внутренней поверхностью шпура и патро­ нами ВВ образуется воздушная ударная волна. Эта волна движется

сопережением фронта детонации и производит уплотнение ^еще не детонирующего ВВ, так что к моменту подхода детонационной волны к некоторой точке заряда в ней будет существовать уплотненный

575

слой ВВ определенной толщины (рис. 298). Так как ударная волна на некотором начальном участке движется со скоростью, большей скорости детонации заряда, расстояние между фронтом ударной волны и фронтом детонации заряда некоторое время будет увеличи­ ваться. Вследствие этого будет увеличиваться и толщина уплотнен­

будет все время уменьшаться и наконец наступит момент, когда оно станет меньше критического для данных условий и произойдет отказ

ной способности зарядов ВВ, повышение плотности ВВ, увеличение диаметра патронов ВВ и применения таких ВВ и способов заряжа­ ния их, которые позволили бы заполнять ВВ все сечение шпуров.

Влияние разновременности взрывания зарядов ВВ. В настоящее время в угольных шахтах многих стран мира широкое распростра­ нение получило короткозамедленное взрывание, которое обладает преимуществами перед мгновенным и многоприемными способами взрывания как по безопасности, так и по эффективности. Характер­ ная для этого метода разновременность взрывания шпуровых заря­ дов создает условия для динамического воздействия взрыва преды­ дущего заряда на шпуровые заряды последующих ступеней замедле­ ния. Это воздействие выражается в следующем. При прохождении ударной волны через соседний шпур на его внутренней поверхности наблюдается явление откола, в результате чего имевшийся ранее зазор между зарядом и стенкой шпура заполняется угольной ме­ лочью. Затем при смещении массива угольная мелочь запрессовы­ вается, а заряд и детонатор деформируются и переуплотняются. Длительность этих процессов, как установлено, около 2 мс.

576

В связи с этим большое значение приобретают явления уплотняемости порошкообразных ВВ и их критическая плотность.Вопросам уменьшения уплотняемости ВВ было посвящено много работ, но принятые меры не решили полностью проблемы, главным образом потому, что шпуровой заряд при взрыве подвергается слишком большим давлениям, при которых уплотняемость состава уже не играет существенной роли.

Так, исследованиями, проведенными Н. Л. Росинским в МакНИИ, показано, что при прохождении через шпур ударной волны в заря­ дах ВВ возникают давления до 300 кгс/см2, которые наблюдаются в течение 1—3 мс. При взрыве одиночных зарядов через 20 мс оста­ точное давление, как правило, не наблюдается на расстояниях свыше 0,4 м. При взрыве же зарядов в двух смежных шпурах, иниции­ руемых электродетонаторами мгновенного действия, остаточное да­ вление наблюдается часто и составляет довольно значительную ве­ личину (от 37 до 314 кгс/см2).

Таким образом, суммарное воздействие ударной волны, продук­ тов откола, статического давления газообразных продуктов взрыва и пластических деформаций массива на заряд ВВ в смежном шпуре приводит к тому, что плотность заряда может стать равной 1,6— 1.7 г/см3, при этом он может находиться под давлением от 20 до 300 кгс/см2 в течение времени, сопоставимого со временем взрывча­ того превращения. Большинство ВВ под действием этих факторов теряет детонационную способность, в результате чего происходят отказы детонации и появляется опасность выгорания отказавшей части шпурового заряда.

Интересно отметить, что спрессованный на прессе до плотности 1.7 г/см3 аммонит ПЖВ-20 при инициировании достаточно мощным детонатором устойчиво детонирует в зарядах диаметром 30 мм. В то же время отказавшие заряды, извлеченные из угольного мас­ сива и имеющие плотность 1,58—1,60 г/см3, не детонируют. Причи­ ной затухания детонации в последнем случае, как установлено рядом исследователей, является неравномерная по диаметру заряда плот­ ность ВВ, приводящая к значительному искажению фронта детона­ ционной волны.

Влияние трещиноватости массива. В трещиноватой среде про­ дукты взрыва одного заряда могут прорываться по трещинам к шпу­ ровому заряду последующей ступени замедления, причем трещины могут быть как естественного происхождения, так и образованными в результате взрыва. Исследования показали, что процесс трещинообразования при удалении на 0,6 м от взорванного заряда завер­

Продукты детонации, прорываясь по трещинам, оказывают дипамическое воздействие иа шпуровой заряд, приводя к таким дефор­ мациям отдельных патронов и всей колонки, что заряд теряет спо­ собность к детонацпп.

Рассмотренные явления могут иметь место и при мгновенном способе взрывания, так как разброс во времени срабатывания элек­ тродетонаторов мгновенного действия достигает величины 1—2 мс.

В связи с вышеизложенным большое значение для предотвраще­ ния выгорания имеет правильная отработка паспортов буровзрыв­ ных работ и разработка маловыгорающих ВВ с высокой критиче­ ской плотностью (способных детонировать при больших уплотне­ ниях).

С целью повышения детонационной способности ВВ при повышен­ ных плотностях во взрывчатые составы вводят твердые сенсибили­ заторы (гексоген, тэп и т. и.), а с целью уменьшения их горючести — такие добавки, как диаммонийфосфат, оксалат аммония и т. и.

Многие исследователи большое значение придают водяной за­ бойке в вопросе предотвращения выгораний: при возникновении горения в шпуре ампула гпдрозабойки прожигается и вода может погасить горящий заряд; если же этого ие произойдет, то гидро­ забойка легко выбрасывается из шпура продуктами горения, давле­ ние в шпуре резко падает и горение ВВ прекращается, так как боль­ шинство предохранительных ВВ способно устойчиво гореть лишь при некотором избыточном давлении — 13—40 кгс/см2.

Рассмотренные меры уменьшают вероятность выгорания шпуро­ вого заряда, но не могут пока гарантировать полную безопасность. Поэтому в наиболее опасных условиях работ прибегают к дополни­ тельным мерам безопасности, которые заключаются в инертизации атмосферы призабойного пространства, при этом предполагается, что при надежной инертизации даже выгорающий заряд не сможет воспламенить образовавшуюся после взрывания взрывчатую смесь газов и угольной пыли в призабойном пространстве. Инертизировать призабойное пространство можно несколькими способами:

за счет разбавления воздуха инертными газами (азот, углекислый газ и т. п.);

применением водяных завес, образуемых с помощью взрывов подвешенных полиэтиленовых мешков или рукавов с водой или обра­ зуемых специальными водяными форсунками;

распылением порошкообразных ингибиторов взрывом небольших зарядов ВВ;

применением высокократной воздушно-механической пены.

§ 145. Методы борьбы с выбросами породы при ведении взрывных работ на глубоких горизонтах

При ведении горных работ на глубоких горизонтах (более 800 м) наблюдаются существенные изменения физико-механических свойств и состояния массива горных пород.

578