CC BY
178
---------------------------------------------- © И. П. Бибик, 2005
УДК 622.81 И.П. Бибик
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЗАРЯДОВ ВВ
Семинар № 4
ТУ мировой практике широкое распро-
-Я-М страиеиие получили неэлектрические системы инициирования скважинных и шпуровых зарядов. В период с 2000 г. по 2002 г. на горнодобывающих предприятиях Республики Узбекистан прошли испытания, были допущены к постоянному применению и внедрены три модификации указанных систем:
- система СИНВ (на открытых и подземных горных работах Ангренского золотодобывающего концерна Ассоциации «Узалмаззолото», 2000 г.);
- система «Нонель» (на открытых горных разработках ОАО Алмалыкского ГМК, 2001 г.);
- система «Динашок» (на открытых и подземных горных работах Навоийского ГМК, 2002 г.).
Неэлектрические системы инициирования применяются для передачи инициирующего импульса от первичного инициатора (капсюля-детонатора или электродетонатора) через ударно-волновую трубку (УВТ), вмонтированную в детонатор системы к промежуточному детонатору (для скважинных зарядов) или патрону-боевику (для шпуровых зарядов).
Конструктивно детонаторы системы «Динашок» представляют собой капсюль-
детонатор (мгновенного, коротко-замедленного или замедленного действия) и вмонтированную в него ударно-волновую трубку УВТ. Эта трубка изготавливается из нескольких слоев различных пластмасс, имеет диаметр примерно 3 мм, на внутренней поверхности трубки напылением или наклеиванием (в зависимости от производителя) нанесено вторичное инициирующее ВВ (соответствующее ТЭНу), примерно 16 мг на метр длины трубки. Этот слой взрывчатого вещества, после инициирования трубки капсюлем или электро-детонатором, детонирует в ней со скоростью порядка 2000 м/сек, передавая инициирующий импульс собственно детонатору. Поверхностные детонаторы, в отличии от скважинных (шпуровых),
встроены в блок соединения трубок, который обеспечивает простоту монтажа поверхностной взрывной сети и гарантирует передачу инициирующего импульса от детонатора к УВТ следующих по схеме детонаторов.
Неэлектрическая система инициирования в сравнении с традиционными (детонирующий шнур и электро-детонатор) обусловлена более высокой надежностью, безопасностью и перспективами по совершенствованию управления энергией взрыва.
Надежность системы обеспечивается наличием внутрискважинного замедления. На практике это означает, что взрыв заряда в первой скважине взрываемого блока происходит через время, определенное параметрами скважинного детонатора (от 25 мсек. до 7 сек.). За это время инициирующий импульс по поверхностной сети либо уже прошел по всей сети, либо его прохождение по сети опередило начало прохождения взрыва по скважинам блока на значительное расстояние. Таким образом, гарантируется невозможность «подбоя» (нарушения поверхностной взрывной сети взрывом скважинного заряда).
Безопасность системы достигается, в основном, благодаря:
- невозможности обратного прохождения
инициирующего импульса (от ударно-
волновой трубки к детонатору);
- невозможности несанкционированного инициирования детонационного импульса в ударно-волновой трубке от постороннего источника (огонь, удар, трение, блуждающие токи и т. д.).
Роль неэлектрических систем инициирования в совершенствовании работ по управлению энергией взрыва заключается в расширении возможностей, которые дает применение системы в части:
- продолжительности общего времени действия энергии взрыва на массив;
- направленности прохождения взрыва по скважинам (шпурам) взрываемого массива;
- снижения сейсмического действия взрыва;
-отсутствия канального эффекта (выгорание части ВВ).
Применение неэлектрической системы инициирования на открытых горных разработках и подземных горных работах НГМК имеет короткую историю, однако уже сейчас на карьерах месторождений Мурунтау, Кокпатас, Даугызтау отмечено улучшение качества проработки взрывом горного массива с более равномерными показателями гранулометрического состава и средним диаметром отдельности менее 0,2 м, отсутствие нарушения рудного пласта на карьере Ташкура. При этом имеет место: снижение разубоживания руды и удельного расхода ВВ, увеличение возможностей управления формой развала горной массы. Во всех случаях превышений отметки подошвы уступа, а также наличия негабаритных фракций взорванной горной массы не установлено. Улучшение практически всех показателей взрыва, - объективно и объясняется многомерным нагружением массива горных пород, образованием дополнительных плоскостей обнажения, увеличением соударений движущихся потоков горной массы.
На подземных горных работах, при проведении горных выработок, особенно ценным достоинством системы является сочетание возможностей, присущих электрическому и электро-огневому взрыванию (короткозамедленное и замедленное взрывание) с безопасностью и надежностью неэлектрического инициирования шпуровых зарядов.
Наряду с отмеченными достоинствами неэлектрических систем инициирования необходимо отметить, что работа с ними требует постоянного совершенствования профессионального уровня взрывного персонала на всех этапах взрывных работ (проектирование, заряжание, взрывание). К примеру, невнимательность или неаккуратность обращения с элементами системы при монтаже поверхностной взрывной сети, равно как и ошибки, допущенные при ее проектировании, приведшие к нарушению УВТ одного детонатора центральной (магистральной) строчки неизбежно ведет к остановке прохождения инициирующего импульса по поверхностной сети, т.е. к «отказу» по оставшейся части блока. В этом случае проявляется то,
что система, рассчитанная на высокую надежность составляющих ее элементов, требует соответствующей надежности и от работающего с ней персонала.
Анализ информации в Горных журналах об использовании неэлектрических систем инициирования СИНВ на открытых горных разработках различных российских горнодобывающих предприятий показывает, что широкое применение находят комбинированные системы инициирования, а именно: скважинные детонаторы системы и поверхностная сеть детонирующим шнуром. В этом случае порядное замедление создается с помощью пиротехнических реле. Применение такой схемы инициирования скважинных зарядов объясняется, в основном, простотой проектирования и монтажа поверхностной взрывной сети. Однако, во-первых, в таком случае вообще нельзя говорить о применении неэлектрических систем инициирования, так как используются лишь скважинные детонаторы системы, во-вторых, при этом не используется главное преимущество системы - поскважинное инициирование. При этом задействованы лишь два положительных фактора - отсутствие канального эффекта и значительное уменьшение вероятности повреждения поверхностной взрывной сети взрывом скважинных зарядов.
Именно применение системы в полном объеме (поверхностные + скважинные детонаторы) дает возможность реализации всех перечисленных ранее преимуществ. Это и было реализовано на руднике «Мурунтау» Центрального рудоуправлении Навоийского ГМК. Уже в процессе опытнопромышленных приемочных испытаний неэлектрическая система инициирования «Ди-нашок» применялась в полном объеме (поверхностные и скважинные детонаторы системы).
На первом этапе применения неэлектрических систем инициирования достаточно освоить методику составления простейших поверхностных взрывных сетей и довести до совершенства умение взрывников выполнять их монтаж. На рис. 1, 2 приведено сравнение простейших схем монтажа поверхностной взрывной сети с применением неэлектрической системы инициирования (рис. 1) и при помощи детонирующего шнура (рис. 2).
Из сопоставления схемы монтажа поверхностной взрывной сети (рис. 1 и 2) следует:
Рис. 1. Схеме монтажа поверхностной взрывной сети неэлектрической системой инициирования::
о
3
- скважина;
25
- очередность прохождения взрыва заряда;
- время замедления поверхностного детонатора;
^- поверхностный детонатор номиналом 25 мс;
- поверхностный детонатор номиналом 42 мс;
- стартовый детонатор номиналом 0 мс;
- прохождения инициирующего импульса по скважинам взрываемого блока
- общее время действия взрыва, в первом случае 410 мс, во втором - 280 мс, при этом ясно, что с увеличением количества скважин эта разница будет возрастать;
- в первом случае имеем поскважинное короткозамедленное взрывание, во втором - порядное;
- при сетке скважин 6*6 ми общем внутри-скважинном замедлении 500 мс (т. е. когда в каждую скважину помещен промежуточный детонатор, состоящий из патрона взрывчатого вещества или шашки и скважинного короткозамедленного детонатора номиналом 500 мс) инициирующий импульс поверхностной сети будет опережать прохождение взрыва по скважинам блока:
• более, чем на 120 м, для случая, когда поверхностная взрывная сеть смонтирована с применением поверхностных детонаторов неэлектрических систем инициирования (рис. 1);
• на 90 м, для случая применения комбинированной схемы инициирования, т. е. по-
верхностное инициирование, выполняется детонирующим шнуром, а скважинное - короткозамедленным детонатором неэлектрической системы инициирования.
В случае же, когда и поверхностное и скважинное инициирование выполняется с применением детонирующего шнура, а короткозамедленное взрывание обеспечивается применением пиротехнических реле номиналом 35 мс, - опережение прохождения инициирующего импульса по поверхностной сети равно расстоянию между рядами скважин (в нашем случае 6 м) (рис. 2).
Из рис. 1 видно, что взрывание скважинных зарядов происходит в последовательности, обеспечивающей диагональное прохождение взрыва по блоку. Пропустив центральную линию из детонаторов номиналом 25 мс, посередине блока будем иметь инициирование скважин в последовательности, обеспечивающей прохождение взрыва по блоку в виде «елочки». Применение по центральной линии детонаторов номиналом 42 мс, а по рядам - 25 мс приведет к выполаживанию диагонали, т. е. угол диагонали и центральной линии уменьшается, со-
Рис. 2. Схеме монтажа поверхностной взрывной сети детонирующим шнуром:
0 - скважина;
35 - время замедления, мс;
- детонирующий шнур;
- пиротехническое реле;
- направление прохождения инициирующего импульса по скважинам взрываемого блока
ответственно, опустятся и «ветки елочки», когда центральная линия проходит посередине блока.
Использование различных вариантов расположения центральной линии детонаторов и рядов, а также вариантов номиналов замедления поверхностных детонаторов дает возможность обеспечения требуемой направленности прохождения взрыва по блоку, что способствует как образованию требуемой формы развала взорванной горной массы, так и уменьшению действия взрыва на охраняемые объекты (здания, сооружения, дороги, ЛЭП, капитальные борта карьера и т. п.).
Следует отметить, что при использовании неэлектрической системы инициирования, особенно в случаях, когда требуется усложнение поверхностной сети, необходим расчет поверхностной сети по периметру (рис. 1). Это дает возможность избежать слишком большого временного интервала между взрывом рядом расположенных скважин. Кроме того, при определении величины внутрискважинного замедления (номинала скважинного детонатора) необходимо иметь ввиду, что:
- величина внутрискважинного замедления должна быть одинакова для всех скважин взрываемого блока, т. е. не следует усложнять схему наличием различных замедлений в скважинах одного блока.
- номинал скважинного детонатора зависит от геометрических размеров блока и количества скважин. Наиболее универсальным можно считать скважинный детонатор номи-
налом 500 мс. Для небольших блоков (с количеством скважин 20-30 шт.) допустимо применение детонаторов с меньшим замедлением (100-300 мс). Для узких, протяженных блоков также достаточно иметь внутри-скважинное замедление до 500 мс. Для блоков, имеющих значительные размеры в обоих направлениях (в виде квадрата) возможна необходимость увеличения внутрискважинного замедления до 700-800 мс, что также должно устанавливаться расчетом поверхностной взрывной сети по примеру расчета схемы, приведенной на рис. 1.
Согласен с авторами статьи «Опыт использования системы неэлектрического взрывания на карьерах Новосибирской области», опубликованной в журнале «Безопасность труда в промышленности» № 11 за 2002 г., в части отсутствия информации о методике расчета интервалов замедления между взрывами скважинных зарядов для наилучшего дробления горных пород с различными физико-механическими свойствами. В дополнение необходимо отметить, что означенная методика должна быть ориентирована не только на качество дробления горных пород, но и на определение допустимых интервалов замедления в зависимости от расстояний между скважинами, с учетом временного интервала от начала прохождения взрыва ВВ в скважине до начала подвижки взрываемых пород.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Бибик И.П. — кандидат технических наук, зам. главного инженера Центрального рудоуправления НГМК.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕТРЕБИН Юрий Яковлевич Снижение газовой эмиссии объектов захоронения твердых бытовых отходов после завершения их эксплуатации 03.00.16 к.т.н.
