Для расчета удельного расхода ВВ применяется эмпирическая формула М.В. Покровского, которая определяет количество ВВ, необходимое для подрыва 1 м3 той или иной породы.
q=q1ecw, кг/м3,
где q1 - удельный нормальный расход ВВ, рассчитанный для некоторых стандартных условий е – коэффициент работоспособности BB, w – коэффициент, учитывающий зажим породы, с – структурный коэффициент. Все составляющие правой части формулы табличные, их можно найти в приложениях во второй части методического пособия В.П. Оксененко.
Расход ВВ на одну заходку определяется из соотношения
Q зах= qVзах, кг,
Где Vзах - объем заходки в м3.
Общую потребность ВВ на проходку всех выработок можно рассчитать или через Q зах, или через q, зная общий объем проходки.
Заряд одного шпура при однотипности шпуров, например в канаве, можно определить так:
q шпура= Q зах/n, кг,
где n – количество шпуров на одну заходку.
Шпуровые заряды врубовых шпуров в подземных выработках увеличены на 20 – 30 % по сравнению с отбойными и вспомогательными.
Масса шпуровых зарядов в подземных выработках определяется по уравнению
Qзах = q вр шп nвр + q отб шп nотб , кг,
где q вр шп - масса врубового шпура, nвр - количество врубовых шпуров, q отб шп - масса отбойного (вспомогательного) шпура, nотб - количество отбойных и вспомогательных шпуров.
В практике проходческих работ зачастую приходится иметь дело со стандартными патронами ВВ. И, если деление одних патронов может быть просто нежелательно, то других - просто недопустимо. Поэтому, расчетные величины заряда шпуров следует округлить до ближайших весовых размеров стандартных патронов ВВ. С учетом этих округлений, следует отдельным расчетом внести изменения в расход ВВ на одну заходку и на всю выработку. В паспорт по буровзрывным работам выносятся только эти откорректированные данные.
Расчет длины забойки и длины заряда.
Необходимость этих расчетов диктуется, прежде всего, требованиями правил техники безопасности. Длина забойки должна быть не короче 30% от общей длины шпура, а в выработках, опасных по газу и пыли - не короче 50%. Если это условие не соблюдается, то весь расчет нужно произвести заново, избрав или более сильное взрывчатое вещество, или увеличив число шпуров, или выполняв то и другое. Длина забойки и заряда вычисляется исходя из диаметра и длины шпура, а также массы и плотности ВВ. Диаметр шпура при этом принимается равным диаметру головки бура.
Вычисляется в начале объем, который будет иметь заряд данного ВВ при известной массе и плотности, а затем объем шпура; сопоставив их легко определить какую часть от общей длины шпура будет занимать заряд и забойка.
4. Способы и средства подрыва зарядов при ведении горных работ
4.1. Принцип устройства боевых зарядов
ВВ все без исключения обладают огромной работоспособностью и в этом плане весьма полезные для человека, но, к сожалению, их мощь используется по большей части ему во вред. Вся история человечества - это поиск наиболее эффективных средств для самоуничтожения, и в этом оно достигло заметных успехов.
Все ВВ имеют тот общий недостаток, что их применение требует особых мер предосторожности, особенно обладающих высокой чувствительностью. К счастью, она не одинаковая у разных ВВ и на этом основана технология их дифференцированного применения, как в боевом, так и промышленном применении.
Технология применения ВВ всюду имеет общий принцип. По назначению во взрывных устройствах ВВ делятся на два типа рабочие и инициирующие. Задача первых основная – выполнить полезную работу, а вторых – инициировать (заставить) флегматичных (низкочувствительных), но обладающих большой работоспособностью ВВ взорваться. Необходимость применения такого устройства зарядов связана с техникой безопасности. Для инициирования не требуется большой массы чувствительного ВВ, а большая масса рабочего ВВ в силу невысокой чувствительности сама по себе не представляет особой опасности. Более того, чтобы свести риск к минимальному, применяется взрывная цепь с двумя инициирующими ВВ: первичными, которые, обладая наибольшей чувствительностью и наименьшей массой (гремучая ртуть, азид свинца), взрываются первыми и вторичными (тен, гексаген, тетрил), которые, получая импульс от первых, передают его заряду рабочего ВВ (порох, аммониты, динамиты, тротил и др.). Вся эта цепочка, соединенная последовательно, представляет собой боевой патрон, при этом часть его с инициирующими веществами называется капсюль–детонатором. В горном деле патроны–боевики изготовляются непосредственно на месте взрыва, капсюль-детонаторы и рабочие ВВ хранятся врозь.
4.2. Способы подрыва боевых зарядов
Подрыв боевых зарядов сопряжен с немалым риском, поэтому технология этой части БВР уделяется большое внимание. Существует три основных способа подрыва зарядов – огневой, электрический, детонация. Выбор того или иного из них обусловлен с одной стороны доступностью средств взрывания, а с другой – условиями и требованиями техники безопасности.
Огневой способ наиболее простой в исполнении и дешевый. Недостатками являются относительная опасность (нахождение взрывника непосредственно на месте производства взрыва), невозможность проверки качества подготовки взрыва, затрудненность взрывания групп зарядов. Не исключен преждевременный подбой одного заряда другим. По требованиям техники безопасности огневой способ нельзя применять в вертикальных и крутонаклонных горных выработках и в любых выработках опасных по газу и пыли, по нефтепродуктам.
Электрический способ не имеет ограничений, самый безопасный, количество подрываемых зарядов не ограничено. Но он более сложный и дорогой, требует применения специального оборудования и расчета сопротивления и тока цепи.
Детонирующий способ не получил широкого распространения при ведении горных работ, но его можно применять в принципе в любых условиях (для выработок опасных по газу и пыли применяются специальные – предохранительные детонирующие шнуры).
4.3. Средства взрывания
К средствам взрывания относят:
1/ при огневом взрывании - огнепроводный шнур, средства его поджигания и капсюли-детонаторы;
2/ при электрическом - электропроводный шнур, источники тока и капсюли-электродетонаторы.
3/ при детонирующем - детонирующий шнур и средства его инициирования (капсюль- или электродетонатор).
Огнепроводный шнур и средства поджигания.
Огнепроводный шнур представляет собою сердцевину из дымного пороха с центральной направляющей нитью я оплеток, покрытых или пропитанных влагонепроницаемой или водонепроницаемой массой (рис. 18). Для взрывания под водой шнур выпускается в гуттаперчевой или хлорвиниловой изоляции.
По скорости горения огнепроводный шнур разделяется на: нормально горящий со скоростью горение 1 см/сек, цвет оплетки серый, и замедленно горящий - со скоростью горения 0,5 см/сек./отличительный цвет оплетки - желтый/. Огнепроводный шнур служит для передачи снопа искр инициирующему ВВ, расположенному в капсюля-детонаторе.
Огнепроводный шнур поджигают с помощью тлеющего зажигательного фитиля или зажигательной свечи. Для одновременного группового поджигания большого числа отрезков огнепроводного шнура применяют зажигательные патрончики. Такие патрончики, рассчитанные на одновременное поджигание до 30-37 отрезков шнура, могут воспламеняться или с помощью короткого отрезка шнура или с помощью электровоспламенителя.
Детонирующий шнур.
Детонирующий шнур предназначается для передачи детонации к зарядам промышленных ВВ.
Все промышленные ВВ достаточно надежно взрываются от детонирующего шнура и не требуют, в этом случае, применения капсюлей-детонаторов в шпурах. Сам шнур детонирует от взрыва капсюля-детонатора или электродетонатора. Детонирует он с большой скоростью /порядка 7000 м/сек/, что обеспечивает одновременность взрыва большого числа зарядов ВВ.
Детонирующий шнур состоит из нескольких оплеток, покрытых мастикой или пластикатом, и сердцевины высокобризантного ВВ /тэн. гексоген/ с двумя направляющими нитями красного цвета или изоляцию красного цвета. Детонирующий шнур обычный /ДША также, как и огнепроводный, запрещается применять в выработках, опасных по газу или пыли. Для названных условий разрешается применять только предохранительнные водостойкие детонирующие шнуры марок ДШП-1 и ДШП-2.
Детонирующий шнур сравнительно безопасен, его можно резать острым ножом на части, загорается он с большим трудом и горит спокойно без вспышек. Однако зажигать отрезки длиной более 10-12 см не разрешается, так как горение может перейти во взрыв. Резать шнур разрешается только на деревянной доске на расстоянии не менее 10 м от взрывчатых веществ.
Капсюли-детонаторы и электродетонаторы.
В принципе, электродетонатор от обычного калсюля-детонатора отличается только наличием электровоспламенителем и, в случае электродетонатора замедленного действия, наличием замедляющего состава. Назначение их одно и то же.
Капсюль-детонатор. Капсюль-детонатор, используемый для детонирования основного заряда ВВ, представляет собой заряд первичного и вторичного инициирующего взрывчатого вещества, запрессованных в медную, латунную, алюминиевую или бумажную гильзу (рис. 20).
В качестве первичного инициатора используют гремучую ртуть или азид свинца. В первом случае материал гильзы должен быть бумажным, медным или латунным (в марке детонатор буквы Б или М). Во втором случае - бумажным или алюминиевым (в марке детонатора буквы Б или А). Для большей надежности взрыва азидных детонаторов, их заряд первичного инициатора обволакивается небольшой добавкой тенереса.
В качестве вторичного инициатора, помещаемого в нижнюю часть гильзы, используют тетрил, тен, гексаген. В торцевой части вторичного инициатора вырабатывается кумулятивная выемка. Верхняя часть гильзы остается незаполненной для вставки туда конца отрезка огнепроводного шнура.