ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 1
Б.Н.КУТУЗОВ
Б. Н. КУТУЗОВ
ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
Допущено Министерством высшего
исреднего специального обравования СССР
вкачестве учебника для горных техникумов
ИЗДАТЕЛЬСТВО «Н Е Д РА »
М о с к в а 1974
УДК [622.235 + 622.233 + 662.2/.4] (075)
Кутузов Б. Н. Взрывные работы. М., «Недра», 1974. 368 с.
В книге изложены основные свойства горных пород, при ведена их классификация применительно к буровзрывным рабо там, описаны способы бурения шпуров и скважин, применяемые на карьерах. Дана общая характеристика промышленных взрыв чатых веществ, средств и способов взрывания, процесса детонации зарядов и явлений взрыва. Рассмотрены вопросы, связанные с расчетом параметров взрывных работ, монтажом взрывной сети, заряжанием и забойкой зарядов, проектированием и организацией массовых взрывов. Изложены сущность и способы короткозамед ленного взрывания, методы оценки и принципы регулирования степени дробления горных пород при взрыве, способы вторичного дробления, негабарита.
В отдельных главах книги изложены взрывные работы в пла стичных и неустойчивых грунтах, при образовании камуфлетных полостей, в лесном и сельском хозяйстве, при торпедировании нефтяных, газовых и водяных скважин, а также основные правила безопасности при хранении, транспортировании и подготовке ВМ к применению.
Книга предназначена в качестве учебника для учащихся гор ных техникумов, а также может служить практическим руковод ством для инженерно-технических работников при ведении взрыв ных работ на карьерах.
Табл. 57, ил. 204, список лит. 7 назв.
Гс
на і
СОЮиS Vr.
з к
ЧИТАЛЬ'і
.er
„ ■i.
© Издательство «Недра», 1974
ВВЕДЕНИЕ
Дальнейшее значительное развитие горнодобывающей промыш ленности, обеспечивающей минеральными ресурсами практически все отрасли народного хозяйства нашей страны, предусматривается на основе преимущественного развития открытого способа добычи полезных ископаемых, который отличается от подземного более высокой производительностью труда при меньших капитальных затратах.
Начальным процессом добычи скальных пород является их раз рушение с помощью буровзрывных работ. При этом в массиве пород бурят шпуры, скважины или проходят камеры, в которых разме щают, а затем взрывают заряды взрывчатых веществ. Трудоемкость буровзрывных работ составляет 15—30% общей трудоемкости до бычи. С увеличением крепости пород относительная трудоемкость буровзрывных и, в первую очередь, буровых работ существенно воз растает.
Качество выполнения взрыва, характеризуемое в основном круп ностью кусков породы, полученных при взрыве, определяет эффек тивность остальных технологических процессов добычи: погрузки, транспортирования, механического дробления на фабриках. В на стоящее время горные предприятия быстро оснащаются мощными высокопроизводительными буровыми станками, экскаваторами, авто самосвалами и думпкарами. При обычной цикличной технологии добычи производительность экскаваторов в результате хорошего дробления породы взрывом увеличивается в 1,5—2 раза и более, а надежность и долговечность работы экскаваторов возрастает в 2— 3 раза. От качества дробления горных пород зависит также эффективность применения циклично-поточной технологии добычи, внедряемой на некоторых карьерах.
Значительному повышению эффективности буровзрывных работ и производительности погрузочного оборудования как на подземных, так и на открытых работах способствует внедрение новых видов ВВ — зерногранулитов, гранулитов, алюмотолов и акватолов, а также механизация процессов заряжания и забойки скважин.
Вследствие повышения требований к качеству взрывания необ ходимо соответствующее повышение квалификации технического персонала, выполняющего взрывные работы. Только на основе глубо ких знаний процесса и закономерностей дробления массивов горных
1* .'5
пород взрывом различных зарядов можно высококачественно под готовить породы для погрузки и последующей переработки при обеспечении безопасных условий выполнения работ.
Взрывные работы на карьерах и других объектах должны вестись в строгом соответствии с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» и «Техническими правилами ведения взрывных работ на дневной поверхности», которыми регламентированы основ ные действия и приемы обращения со взрывчатыми материалами и знание которых обязательно для руководителей взрывных работ. Учебник написан с учетом этих правил и в соответствии с программой курса «Взрывные работы» для техникумов.
Автор выражает благодарность рецензентам рукописи, докт. техн. наук П. М. Кошулько и канд. техн. наук Ф. А. Авдееву за ценные замечания, позволившие существенно улучшить содержание книги, а также сотрудникам Московского ордена Трудового Крас ного Знамени горного института кандидатам технических наук В. И. Комащенко, В. Ф. Носкову, Р. Г. Шмидту, горному инженеру
А. |
А. Трусову за помощь при подготовке материалов рукописи |
к |
изданию. |
Все замечания и предложения по улучшению содержания книги автор примет с признательностью.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Отбойка и дробление скальных пород при их разработке произ водятся с помощью зарядов ВВ, размещаемых в шпурах, скважинах или камерах.
Ш п у р — искусственное цилиндрическое углубление в горной породе диаметром не более 75 мм и глубиной до 5 м, пробуренное, как правило, перфоратором или сверлом.
С к в а ж и н а — искусственное цилиндрическое углубление диа метром больше 75 мм при глубине до 5 м и любого диаметра при глубине больше 5 м, пробуренное, как правило, буровыми станками.
Для размещения больших зарядов (до десятков и сотен тонн) применяют зарядные минные камеры, обычно прямоугольной формы. Камеры, предназначенные для размещения зарядов ВВ на карьерах, сооружают в конце выработок (в штольнях или шурфах) или в боко вых нишах. При горизонтальном расположении выработки ее на
зывают |
ш т о л ь н е й , при |
вертикальном — ш у р ф о м . |
Иногда |
||
заряды |
располагают непосредственно в |
шурфах или |
штольнях. |
||
З а р я д о м называется |
определенное |
количество |
ВВ, |
подго |
|
товленное к взрыву. |
|
|
|
|
|
Процесс размещения заряда в зарядной камере называется з а р я ж а н и е м .
Для взрывания зарядов в них размещают средства взрывания: капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующий шнур, бо лее чувствительные к внешним воздействиям по сравнению с про мышленными ВВ, от взрыва которых детонирует весь заряд.
После заряжания оставшуюся свободной часть шпура, скважины или камеры заполняют инертным материалом (песком, мелкой поро дой, глиной и т. п.), который называется забойкой. Эти работы также называются забойкой шпуров, скважин, камер.
Н а р у ж н ы м или накладным, называется заряд, расположен ный на взрываемом объекте. Такой заряд применяют для дробления
негабаритов, иногда |
для обрушения козырьков, образующихся |
в зимнее время или |
вследствие неправильно выполненного взрыва |
вверхней части уступа.
Вн у т р е н н и м называется заряд, расположенный внутри взрываемого объекта.
Со с р е д о т о ч е н н ы м называется заряд, имеющий форму куба, шара, или цилиндра, длина которого не превышает трех его
5
диаметров или параллелепипеда с тем же соотношением минималь
ного и максимального размеров. |
|
|
|
|
У д л и н е н н ы м |
(колонковым) называется заряд, длина кото |
|||
рого больше трех его диаметров. |
заряд, не |
разделенный на части. |
||
С п л о ш н ы м называется |
||||
Р а с с р е д о т о ч е н н ы м |
называется заряд, |
отдельные части |
||
которого разделены промежутками воздуха, воды, |
породы, дерева |
|||
и т. д. |
в е щ е с т в а м и |
(ВВ) называются хими |
||
В з р ы в ч а т ы м и |
||||
ческие соединения или механические смеси, которые под действием внешнего импульса (нагревание, удар, искры огня, взрыв неболь шого заряда) способны взрываться. Взрыв промышленных ВВ про текает в виде детонации.
Вз р ы в о м ВВ называется его чрезвычайно быстрое сверх звуковое химическое превращение за счет прохождения по заряду детонационной волны, при котором выделяется тепло и большое количество газов, способных производить механическую работу разрушения и перемещения окружающей среды.
Вз р ы в а н и е — процесс детонирования зарядов ВВ в задан ной последовательности способами, обеспечивающими полную безо пасность выполнения этих работ.
Вз р ы в н ы м и называются работы по заряжанию, забойке шпуров, скважин и камер, монтажу взрывных сетей и взрыванию.
Д е т о н а ц и я — распространение взрыва по ВВ с постоянной для данного ВВ и диаметра заряда сверхзвуковой скоростью, обу
словленное прохождением |
по заряду детонационной волны. |
Д е т о н а ц и о н н а я |
в о л н а — ударная волна сжатия, рас |
пространяющаяся по заряду ВВ со сверхзвуковой скоростью и обес печивающая возникновение за фронтом волны быстрой химической реакции во взрывчатом веществе. Детонация заряда ВВ возбуждается в результате его инициирования с помощью капсюля, электродето натора или детонирующего шнура.
На каждом карьере мощность погрузочного и транспортного обо рудования рассчитана на куски породы определенной крупности. На прием кусков таких же размеров должна быть рассчитана дро билка на фабрике, перерабатывающей ископаемое. При взрывании массив, как правило, разрушается на куски, из которых многие превышают допустимый размер; поэтому взорванную породу при нято разделять на кондиционную (габаритную), по крупности соот ветствующую требованиям предприятия, и некондиционную (нега баритную), размер кусков которой превышает установленные пре делы по крупности.
На некоторых карьерах стройматериалов к некондиционной породе относят также мелкие фракции, идущие в отходы.
Трудность взрывания массива определяется его трещиноватостью. К р е п о с т ь г о р н ы х п о р о д — способность пород со противляться разрушению от действия внешних усилий (при бурении,
взрывании и т. п.), характеризуемая коэффициентом крепости.
6
К о э ф ф и ц и е н т к р е п о с т и |
п о р о д |
п о ш к а л е |
п р о ф. М. М. П р о т о д ь я к о н о в а * |
равен |
частному от де |
ления предела прочности породы на одноосное сжатие на 100 кгс/см2. Б у р и м о с т ь — сопротивляемость горных пород разрушению при бурении, характеризуемая чистой скоростью бурения при стан
дартных |
условиях проведения опыта. |
В з р |
ы в а е м о с т ь — сопротивляемость горных пород раз |
рушению действием взрыва; характеризуется расходом ВВ на 1 м3 породы для ее разрушения до кусков определенной крупности при стандартных условиях взрывания.
Буровзрывные работы на карьерах разделяются на основные, или первичные, при которых производится дробление массива породы, и дополнительные, или вторичные, при которых производится дробле ние негабарита, выравнивание неровностей подошвы, ликвидация навесов, заколов и т. п.
Первичные буровзрывные работы на карьерах производятся следующими методами: 1) удлиненными зарядами в вертикальных или наклонных скважинах диаметром 100—300 мм и глубиной 7— 20 м; 2) удлиненными зарядами в шпурах диаметром до 75 мм и глу биной до 5 м; 3) котловыми зарядами в скважинах и шпурах. Для этого скважины или шпуры перед их заряжанием предварительно простреливают небольшими зарядами и основные заряды помещают в образованные при прострелке в нижней части скважин или шпуров расширения. В настоящее время на некоторых карьерах применяется расширение нижней части скважин с 200—250 мм до 350—400 мм механическими (шарошечными) или огневыми расширителями. Однако этот метод правильнее оТнести к методу удлиненных зарядов, так как при этом отношение длины заряда к его диаметру, как пра вило, больше 10; 4) камерными сосредоточенными зарядами массой от нескольких тонн до тысяч тонн, располагаемыми в штольнях или шурфах, применяемыми в основном для взрывания на выброс или сброс. Кроме того, могут применяться комбинации перечисленных методов, например, удлиненными и котловыми, удлиненными и ка мерными зарядами и т. д.
Вторичные взрывные работы для дробления негабарита произ водятся: шпуровыми зарядами, размещаемыми в шпурах, и наклад ными зарядами, помещаемыми непосредственно на негабаритные куски. Кроме того, для дробления негабарита предложены и испы таны механические, термические, электрические и комбинированные способы разрушения.
КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА О РАЗВИТИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
История развития взрывных работ тесно связана с производ ством ВВ, с зарождением военной техники и промышленности.
* В настоящем учебнике обозначение крепости пород принято по шкале проф. М. М. Протодьяконова.
7
Первым известным человечеству ВБ был черный порох, который применяли для фейерверков и огнестрельного оружия. Применение пороха в России в созидательных целях относится к середине XYI в., когда его использовали для подрывания скал и камней, мешавших судоходству по рекам. В горном деле порох впервые был применен в 1627 г. в Германии при проведении штольни.
Бурное развитие промышленности во второй половине XIX в. способствовало созданию и производству новых мощных ВВ и средств взрывания. В 1812 г. в России П. Л. Шилинг впервые применил электрический воспламенитель для взрывания зарядов; в 1831 г. в Англии Бикфорд изобрел огнепроводный шнур; в 1846 г. в Италии А. Собреро получил тринитроглицерин. В 1853 г. в России академик Н. Н. Зинин и В. Ф. Петрушевский предложили ВВ на основе нитро глицерина, аналогичное по составу динамитам.
Шведский инженер А. Нобель в 1866 г. начал выпускать пла стичные динамиты на основе нитроглицерина с добавками 25% кизельгура (инфузорной земли). В 1867 г. А. Нобель запатентовал и детонатор (в виде заряда гремучей ртути) под названием «запал Нобеля».
В 1867 г. шведскими химиками И. Ольсеном и И. Норбином были предложены и запатентованы ВВ на основе аммиачной селитры, близкие по составу к современным аммиачно-селитренным ВВ. Однако А. Нобель купил этот патент и более чем на 20 лет задержал внедрение аммиачно-селитренных ВВ в горную промышленность.
В1885 г. в качестве ВВ начали использовать пикриновую кислоту, которую длительное время до этого использовали как краситель тканей. С 1877 г. применяется тетрил, который в настоящее время является основным вторичным инициирующим ВВ.
Вначале XX в. начали использовать тротил, ставший в настоя щее время одним из наиболее распространенных ВВ, применяемых
вгорном деле.
В20-х годах XX в. получены тэн и гексоген, применение которых непрерывно расширяется. С 30-х годов в нашей стране нитроглице риновые динамиты стали заменять на более безопасные аммиачноселитренные ВВ: аммониты, представляющие собой смесь тротила, селитры и горючих добавок, и динамоны, к 40-м годам ставшие основными ВВ для карьеров. Динамоны особенно широко приме нялись в период Великой Отечественной войны, когда страна испыты вала недостаток тротила. С 1953 г. динамоны перестали применять, так как было установлено, что они изменяют свойства при заряжании скважин на карьерах.
Большая заслуга в разработке и внедрении аммонитов в горной промышленности принадлежит канд. техн. наук В. А. Ассонову.
К выпуску простейших ВВ — игданитов промышленность при ступила в конце 50-х годов на основе работ акад. АН СССР
Н. В. Мельникова, проф. Г. П. Демидюка и других ученых, исследо вавших взрывчатые свойства ВВ из смеси гранулированной селитры и 6% солярового масла.
8