АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

Semen Sokolov

Post-graduate student, Department of Explosive, Mining University,

Russia, St. Petersburg

Sergey  Hohlov

Associate Professor of the Department of Blasting Mining University,

Russia, St. Petersburg

Yury Vinogradov

Associate Professor of the Department of Blasting Mining University,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Целью статьи является обобщение основных современных методов управления энергией взрыва. Так же были сделаны выводы о целесообразности одновременного использования нескольких методов управления энергией взрыва одновременно.

ABSTRACT

The purpose of the article is to generalize the main modern methods of explosion energy management. The same conclusions were drawn about the feasibility of simultaneous use of several management methods energy blast at the same time.

Ключевые слова: баланс энергии взрыва, взрывчатые вещества,

Keywords: energy balance of blast explosives, explosives.

Опыт в ведении взрывных работ накопленный взрывниками годами, показывает, что изменяя конкретные параметры буровзрывных работ можно добиться нужных показателей дробления. Понятие управление энергией взрыва появилась именно из анализа этих изменений.

Взрыв промышленного взрывчатого вещества является сложным процессом, протекающим на высокой скорости. Основное разруши­тельное действие взрыва вызывается за счет волн напряжения и самостоятельного воздействия продуктов взрыва. Соотношение работы продуктов взрыва и волн напряжений многозначно и зависит от свойств взрывчатого вещества и свойств среды, в которой протекала взрывная реакция.

Наиболее эффективными способами управления взрывными процессами считаются:

• замена типа взрывчатого вещества и массы заряда, в том числе увлечением или уменьшением плотности заряда и мощности инициатора. Давление, скорость детонации, объем газообразных продуктов, а так же температура напрямую зависят от массы и плотности взрывчатого вещества так же химический состав и тип (такой как гранулированное или эмульсионное взрывчатое вещество) вносят свои коррективы в полную энергию взрыва.
• варьирование диаметра заряда и параметров расположения зарядов на взрываемом блоке; на рисунке 2 представлена зависимость качества дробления от расстояния между скважинами.

B-процентный выход негабарита, а - расстояние между скважинами

Рисунок 1. Зависимость качества дробления по выходу негабарита от расстояния между скважинами

• использование различных конструкций зарядов; к конструкции заряда относится, и расположение патронов боевиков на рисунке 2 показано распределение полей напряжения при различных точках инициирования

Рисунок 2. распределение полей напряжения при различных точках инициирования заряда

• применение однорядного или многорядного расположения зарядов и различных схем короткозамедленного взрывания. Применение КЗВ влечет за собой улучшение дробления породы и, следовательно, повышение производительности погрузочно-транспортных машин; сни­жение сейсмического воздействия взрыва, что обеспечивает возможность увеличения массы зарядов ВВ; уменьшение разлета осколков породы [1].
• изменение направления детонации за счет различного распо­ложения инициатора, в том числе и внутрискважинным замедлением; необходимая величина развала, либо захода для погрузочной техники корректируется схемой вруба.
• изменение величины и материала забойки; применяя в качестве забойки различные материалы, такие как песок, вода или специ­альные забойные устройства внутри скважины или шпура создается необходимое давление.

Проанализировав выше изложенный перечень основных способов управления энергией взрыва можно сделать вывод о простоте и логич­ности применяемых методик. Однако существуют и такие методы как:

Применение «взрыва в зажиме», когда неубранная от предыдущего взрыва порода играет роль подпорной стенки, обеспечивающей более полное использование кинетической энергии взрыва и улучшение дробления породы; или обратное предыдущему методу «контурное взрывание» смысл которого заключается в том, чтобы создать дополнительные свободные поверхности для снижения негативного сейсмического воздействия и увеличения качества дробления за счет волны отражения образовавшейся на границе сред порода-воздух.

Применение водонаполненных взрывчатых веществ вместо сыпу­чих, если частицы горючего входящего в состав взрывчатого вещества окружены жидкостью, то это почти вдвое повышает начальное давление продуктов взрыва и увеличивает силу и длитель­ность импульса;

Использование промежуточных боевиков с высокой скоростью детонации, что повышает скорость детонации основного заряда. Так, при инициировании, Граммонита 79/21 скорость детонации которого составляет (3—3,6 км/с) скальным Аммоналом № 1 со скоростью детонации (4,8—5,3 км/с) в таком случае скорость детонации основного заряда достигает (4,8—5,0 км/с) и начальное давление в зарядной камере повышается почти вдвое [2].

Изменение химического состава взрывчатого вещества. Простейшие взрывчатые вещества состоят из двух компонентов горючего и окислителя, при применении в них различных добавок свойства меняются кардинально. К примеру, для увеличения теплоты взрыва, а, следовательно, его мощности можно добавить в состав взрывчатого вещества алюминий тем самым повысив его бризантное действие примером является скальный аммонал №1 теплота взрыва которого 5409 кДж/кг тогда как у аммонита №6 ЖВ всего 4312 кДж/кг. При добавлении солей-пламегасителей наоборот снижается теплота взрыва, а так же изменится течение детонации таким образом, что взрывчатое вещество становится безопасным для использования в сложных геологических условиях, к примеру, в шахтах опасных по газу и пыли.

Д.С. Подозерский в 2009 году опубликовал статью, в которой рассказывалось об изменении состава взрывчатого вещества. В резуль­тате выполненных им исследований показано, что при химическом взаимодействии азотной кислоты со щелочными и щелочноземельными породами вокруг зарядной полости образуется переходной слой из азотнокислых солей, а в зоне пластических деформаций при взрыве основного заряда взрывчатого вещества за счет динамического сжатия и тепломассообмена продуктов взрыва происходит разложение азотнокислых солей с образованием дополнительного объема газов, увеличивающих фугасное действие взрыва.

В нефтеносных породах в объеме зоны проникновения азотной кислоты, образуется низко бризантное взрывчатое вещество, увеличиваю­щее суммарную массу заряда, позволяющую расширить зону трещинообразования и тем самым увеличить нефтеотдачу пластов [3].

Трудно узнать, как и когда эти методы были придуманы, но в данный момент они широко применяются по всему миру для обеспечения оптимальных параметров взрыва.

На практике в производстве одновременно используются 4-5 спо­собов управления энергией взрыва, в сумме это даёт качественный результат, проявляющиеся в повышении качества дробления и прора­ботке подошвы уступа, стенок выработки, ширине развала, в устой­чивости бортов карьера и отдельных уступов, кровли выработок и т. п.

Список литературы:

1. Демедюк Г.П., Дубнов Л.В., Стоянов В.В. и др. Техника и технология взрывных работ на рудниках. М. Недра 1978г. 238с.
2. Кутузов Б.Н. Совершенствование буровзрывных работ на основе применения новых видов взрывчатых веществ и зарядной техники / Горный журнал. – 2010. - №7. - С.61-64.
3. Подозерский Д.С. Повышение эффективности действия взрыва в нефтесодержащих породах/ Горный институт КНЦ РАН, Апатиты /Вестник МГТУ, том 12, №1, 2009 год.