Инициирование зарядов ВКЗ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

А

© А.Е. Франтов, Н.Г. Демченко, А.А. Вахотин

А.Е. Франтов, Н.Г. Демченко, А.А. Вахотин

ИНИЦИИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ЗАРЯДОВ

1[^ертикальные концентрированные заряды (ВКЗ) применя-

Х-#ются при отработке месторождений железных руд системами с этажным принудительным обрушением. Заряды имеют диаметр 0,7-0,9 м и более и длину, равную высоте блока. Площадь сечения зарядной полости ВКЗ превосходит проектное значение в несколько раз, вследствие чего для обеспечения эффективного действия ВКЗ применяют рассредоточенные воздушными или инертными промежутками заряды. На практике в ВКЗ применяют ВВ -граммонит 79/21. С точки зрения целесообразности составы ВВ для использования в зарядах ВКЗ должны обладать низкой плотностью для заполнения всего объема зарядной полости. Имеют перспективу ВВ пониженной плотности - гранулит ПС (аммиачная селитра (АС)+полистирол), гранулит ОП (АС+древесные опилки), а также пористая аммиачная селитра (ПАС). При минимальном диаметре заряда 0,7-0,9 м для этих ВВ детонация распространяется в идеальном режиме. Идеальные параметры детонации перечисленных составов, рассчитанные по методике [1], представлены в табл. 1.

Применяемые для заряжания зарядов ВКЗ ВВ можно разделить на две группы:

- ВВ, заряжаемые с созданием инертных промежутков в заряде (граммонит 79/21, граммотол, гранулит НК и др.);

- ВВ, заряжаемые на полный объем зарядной полости ВКЗ (гранулит ПС, гранулит ОП и др.).

Конструкция зарядов ВКЗ при применении ВВ первой группы использует хорошо зарекомендованную практикой схему с 2-3 промежутками [2]. Длина инертного промежутка составляет 3,5-7,5 м, отдельной части рассредоточенного заряда - 4,5-6,5 м. Средний диаметр зарядной полости при проходке секционным способом составляет 1,2-1,5 м. Так как отношение

Таблица 1

Параметры идеальной детонации ВВ, используемых и рекомендуемых для использования в ВКЗ

Название ВВ ро, г/см3 D, м/с иН, м/с Рн, кбар п

Используемое ВВ

Г раммонит 79/21 0,85 5513 1922 90,1 1,87

Предлагаемые ВВ

Гранулит ПС 0,43 3958 1854 31,6 1,13

Гранулит НК 0,85 5135 1646 71,83 2,12

Гранулит ОП 0,99 5522 1651 90,5 2,34

Г ранулит МГ -10 (ФС неинертный) 1,0 5775 1804 104,2 2,2

Г ранулит МГ -10 (ФС инертный) 1,0 5044 1345 67,9 2,75

АС 0,86 4269,5 1083 39,78 2,94

Примечания: 1. ФС неинертный - ферросилиций в зоне химической реакции детонационной волны сгорает с выделением тепла.

2. ФС инертный - ферросилиций в зоне химической реакции детонационной волны ведет себя как инертная добавка.____________________________

1зарМ5ар не превышает 3-5, то отдельную часть рассредоточенного заряда ВКЗ можно рассматривать как сферический заряд. Наиболее целесообразным в этом случае является размещение инициатора в центре.

При применении ВВ второй группы возникает вопрос выбора рационального способа инициирования. Эффективность действия взрыва можно регулировать изменением формы фронта детонационной волны. При воздействии продуктов взрыва на горные породы [3] при нормальном (ан = 90°) и скользящем (ас = 0°) падении фронта детонационной волны параметры ударной волны (УВ), возникающей в среде (горных породах), различаются значительно.

Для аммонита 6ЖВ при взрыве в граните или полевом шпате давление УВ Р4 = 12,8 ГПа при нормальном падении и Рп= 6,0 ГПа при скользящей детонации [3].

Взрывание скважинных зарядов при инициировании от сосредоточенных инициаторов в этом случае следует рассматривать как скользящую детонацию. Изменения угла падения фронта детонационной волны на границу раздела "заряд ВВ-горная порода" возможно достичь, используя линейное ини-Таблица 2

Тип ВВ инициатора ро, г/см3 D, м/с Рн, кбар иН, м/с рН, г/см3 D/uн

БРТТ марки Н 1,58 7010 204 1840 2,14 3,81

Тротил 1,59 6940 194 1760 2,13 3,94

Гексоген 1,72 8500 310 2120 2,29 4,0

Таблица 3

Угол падения а фронта детонации на границу раздела "заряд ВВ - горная порода"

Инициатор Грану- лит ПС Грану- лит ОП Грану- лит НК Грану-лит ФС (неин.) Грану-лит ФС (инер.) ПАС

Тротил 34 53 47 57 46 38

БРТТ марки Н 34 52 47 55 46 37

Гексоген 28 40 37 43 36 30

Таблица 4

Соотношение компонентов в смеси для получения нулевого КБ

Вещество КБ, % Соотношение компонентов в смеси с КБ=0 (в частях)

БРТТ марки Н Тротил Гексоген

БРТТ марки Н - 46 1 - -

Тротил - 74 - 1 -

Гексоген - 22 - - 1

АС + 20 2,3 3,7 1,1

циирование зарядов, при этом угол падения заключен в интервале ас <а < ан и зависит от соотношения скоростей детонации инициирующего и инициируемого ВВ Dин и Dзар.

В качестве инициатора предлагается использовать БРТТ марки Н, тротил, гексоген. Параметры детонации перечисленных ВВ представлены в табл. 2 [4].

В ВКЗ при линейном инициировании проходит косая детонационная волна. Рассчитанные по идеальной скорости детонации применяемых ВВ (табл. 1) и параметров детонации инициатора (табл. 2) углы падения а представлены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что при использовании одного и того же типа ВВ возможно получить различные углы падения фронта детонации на границу раздела "заряд ВВ - горная порода” в зависимости от вида инициатора, что обеспечивает различные режимы нагружения.

В зарядах ВКЗ линейный инициатор представляет собой конструкцию из гирлянд шашек БРТТ, шланговых зарядов из тротила или гексогена. Полное окисление продуктов взрыва (в зоне вторичных реакций) и выделение максимальной энергии взрывчатого превращения заряда из ПАС и линейных инициаторов обеспечивается при нулевом кислородном балансе (КБ). В табл. 4 приведен КБ компонентов смеси, для получения нулевого КБ смеси отношение массы АС и инициатора будут следующими (табл. 4).

----------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Houheng Z., Shenshan Z. A study of the application of the characteristic value of explosives as the energy output index. Vingun Sjnebao, Acta armamentarii, 1984, №1.

2. Машуков И.В., Ермак П.П., Фефелов С.В. Перспективы взрывной отбойки горного массива вертикальными концентрированными зарядами. Сб. Основные направления совершенствования разработки месторождений полезных ископаемых. - Новокузнецк: СибГИУ, 1999, с.55-60.

3. Афанасенков А.Н., Галкин В.В. Использование утилизируемых взрывчатых материалов для повышения эффективности действия взрыва / Физика горения и взрыва, 2001, т. 37, № 2, с.131-134.

4. Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. - М.: Наука, 1975, 704 с.

— Коротко об авторах --------------------------------

Франтов A.E., Демченко Н.Г., BŒxomrn A.A. - ИПКОН РАН.