Ударно-канатне буріння в даний час не застосовується через малу продуктивність і велику трудомісткість.
Вибуховими називають хімічні речовини, здатні під впливом зовнішньої дії швидко розкладатися з утворенням великої кількості сильно нагрітих газів. Ці гази, що мають у момент вибуху високий тиск, руйнують породу. Таким чином, вибух характеризується високою швидкістю протікання реакції, утворенням газоподібних продуктів і виділенням тепла. Вибухові речовини (ВР), які вживаються в гірничій промисловості, є однорідними хімічними з'єднаннями (аміачна селітра, тротил, гексоген і ін.) або механічними сумішами (амоніт, динаміт і ін.).
Вибух – це дуже швидке (миттєве) хімічне перетворення вибухової речовини зі свого звичайного стану в газоподібний, з таким же швидким перетворенням потенційної енергії в механічну, направлену на руйнування навколишнього середовища.
Швидкість вибухового розкладання вимірюється сотнями і тисячами метрів за секунду. Так, амоніти розкладаються із швидкістю 2000-3000 м/с, нітрогліцерин - 8400 м/с, а димний порох 400-800 м/с. Окремим випадком вибуху є детонація - розкладання з постійною і максимальною для даних умов швидкістю, вимірюваною тисячами метрів за секунду. За певних умов (низька густина, підвищена вогкість) деякі ВР розкладаються з невеликою швидкістю (декілька метрів за секунду). Таке розкладання називають вигорянням ВР. При вигорянні ВР утворення газів відбувається поволі і руйнування породи не спостерігається.
Чим вища швидкість вибухового розкладання, тим краще дроблення породи. У гірничій справі застосовують ВР з яскраво вираженими властивостями, що дроблять, - бризантні. ВР з відносно низькою швидкістю розкладання (наприклад, порох) називають метальними.
Бризантність ВР вимірюється в міліметрах і визначається величиною стиснення свинцевого циліндру певних розмірів при вибуху на ньому 50 г ВР.
Працездатність ВР встановлюють вибухом 10 г випробовуваної ВР в каналі свинцевого циліндру. Величина приросту об'єму циліндра, виражена в кубічних сантиметрах, характеризує працездатність ВВ.
Бризантність і працездатність - основні показники, що характеризують потужність ВР. Окрім них в характеристику ВВ входять густина (чим більша густина ВР, тим вища її ефективність, оскільки шпур або свердловина вміщатиме більше ВР), вологостійкість (здатність не втрачати вибухових властивостей за наявності води або у воді), фізична і хімічна стійкість (здатність ВР зберігати незмінними свої властивості), чутливість, яка визначається величиною енергії, необхідної для вибуху ВР. Ця зовнішня енергія називається початковим імпульсом. Початковий імпульс може бути тепловим (полум'я, напруження провідника електричним струмом), механічним (удар, тертя) і вибуховим (енергія вибуху іншої ВР). Чим вища чутливість ВР, тим легше викликати вибух, але тим більш небезпечно буде дана ВР в обігу. Вибух є реакцією окислення. Кисень, необхідний для цієї реакції, входить до складу самої ВР. У гірничорудній промисловості звичайно застосовують ВР з близьким до нульового кисневим балансом, тобто ВР, що містять стільки кисню, скільки його необхідно для повного окислення горючих елементів ВР. При надлишку кисню (позитивний кисневий баланс) або його недоліку (негативний кисневий баланс) утворюється підвищена кількість шкідливих газів (оксиду вуглецю або оксидів азоту).
Первинне підривання здійснюється методами свердловинних, шпурових, котлових і камерних зарядів.
Метод свердловинних зарядів отримав найбільше застосування на кар'єрах. При цьому методі з верхнього майданчика уступу буровими станками пробурюють вертикальні або похилі свердловини. Свердловини розташовують уздовж фронту уступу в один, два і більше рядів. Розташування свердловин на верхньому майданчику уступу залежить від його висоти і кута укосу, діаметру свердловин та міцності порід. Свердловини в міцних породах проходяться декілька нижче за підошву уступу. Частина свердловини, розташована нижче за підошву уступу, називається перебуром. Величина перебура залежить від висоти уступу, опору по підошві, діаметру свердловини, типу вживаної ВР, конструкції заряду, фізико-механічних властивостей порід.
Метод шпурових зарядів як основний застосовується на кар'єрах невеликої виробничої потужності при висоті уступів до 4-5 м, де використання великого бурового устаткування неекономічне. На кар'єрах середньої і великої потужності цей метод застосовується головним чином при здійсненні вторинного вибуху (дроблення шматків негабаритів), селективній розробці корисних викопних і різних допоміжних робіт. Діаметр шпуров звичайно приймається 40-45 мм, глибина від 0,5-10 м.
Метод котлових зарядів є різновидом свердловинного і шпурового методів. Він застосовується звичайно на порівняно невеликих кар'єрах в мілкотрещинуватих, дуже міцних і в'язких породах, коли звичайна свердловина або шпуровий заряд ВР не може подолати лінію опору по підошві уступу і роздрібнити гірську породу. Для розміщення в нижній частині свердловини (шпуру) більшої кількості ВР, її розширюють шляхом вибуху (прострілювання) одного або декількох (послідовно) невеликих зарядів ВР. Сферична порожнина (казан), що утворюється в результаті прострілювання, служить для розміщення в ній основного котлового заряду ВР. Метод котлових зарядів забезпечує можливість скорочення витрат буріння на одиницю гірської маси, проте внаслідок складності утворення котлів і трудомісткості він не отримав широкого розповсюдження.
Метод камерних зарядів відрізняється великою витратою ВР. При цьому методі ВР поміщають в спеціальні гірські виробки (зарядні або мінні камери), прохідні з штолень або шурфів на рівні підошви висаджуваного уступу. В даний час цей метод на кар'єрах застосовується дуже рідко. Його використовують тільки у виняткових випадках, наприклад, на нагірних кар'єрах для нарізки нових горизонтів на узгір'ї.
Вторинний вибух здійснюється звичайно накладними (зовнішніми) і шпуровими зарядами, а також електротермічними методами руйнування і механічними способами.
Метод накладних зарядів дуже простий, завдяки чому набув широкого поширення на кар'єрах для дроблення шматків негабаритів, які утворилися в результаті первинного вибуху. При цьому методі ВР розміщується безпосередньо на поверхні негабариту широким насипом завтовшки 3,5-5 см і прикривається шаром піску, глини або землі (без домішки щебеня або гальки) завтовшки не менш товщини шару заряду. Цей метод достатньо ефективний, проте витрата ВР на 1 м3 висаджуваної гірської маси приблизно в 10-15 разів більше, ніж при шпуровому методі вторинного вибуху.
Шпурової метод вторинного вибуху також одержав широке застосування на кар'єрах. При цьому глибину шпура приймають рівній половині товщини шматка породи.
Останніми роками буропідривні методи вторинного дроблення успішно замінюють електротермічними методами руйнування з використанням струмів високої (високочастотний контактний метод) і промислової (низькочастотний метод) частоти.
Ініціюючі ВР - ВР, легко детонуючі від незначної теплової або механічної дії (удар, тертя, вогонь, електрична іскра і т.п.). Для них характерний легкий перехід від горіння до детонації в тих умовах (атм. тиск, неміцна оболонка або її відсутність, малі заряди), в яких такий перехід у бризантних ВР звичайно не відбувається. Виробництво і поводження з ІВР вимагає дотримання запобіжних особливих засобів через небезпеку виникнення вибуху. Перевезення допустиме тільки у вигляді готових виробів. До ІВР відносяться:
· Гримуча ртуть, фульмінат ртуті - білий або сірий (містить домішку колоїдної ртуті) кристалічний порошок, в сухому вигляді дуже чутливий до удару, тертя, вогню, наколювання і т.п. При ударній дії, гримуча ртуть, що містить 10% вологи розкладається без вибуху. При вогкості 30% повністю втрачає чутливість. Вибухає при дії конц. сірчаної кислоти
· Азид свинцю, свинцю діазид - існує в 4-х кристалічних модифікаціях.
· Ацетіленіди міді - коричнево-червона або чорна кристалічна речовина, нерозчинна у воді і органік. розчинниках. У сухому вигляді дуже чутливий до удару, тертя, вогню, наколювання. Сприйнятливий до іскри.
Бризантні – ВР з яскраво вираженими властивостями, що дроблять. До них відносяться такі ВР: аміачна селітра, нітрат гуанідіну, нітрат метиламіну, перхлорат гуанідіну, тротіл, гексил, нітрометан, та ін.
Сумішеві , до них відносяться: амоніти (амонали та карбатоли), дінамони ( ігданіти та грануліти), акваніти, акванали (акватоли, іфзаніти), емульсійні ВР.
Список рекомендованої літератури:
1. Анистратов Ю.И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов: Учебник для вузов. – М.: Недра. – 1988. – 430 с.: ил.
2. Борисов С.С. Горное дело: Учебник для техникумов. – М.: Недра, 1988. – 320с.: ил.
3. Ржевский В.В. технология и комплексная механизация открытых горных работ. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1980. – 631 с.
4. Разработка рудных месторождений открытым способом. А.М. Дёмин, К.Н. Трубецкой, В.И. Зуев. – М.: Недра, 1970. – 216 с.
5. Кутузов Б.Н. Теория, техника и технология буровых работ. – М.: Недра, 1972.