CC BY
48
УДК 622.235.213
Кутуев Вячеслав Александрович
младший научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН, 620075 г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58 e-mail: kutuev88@gmail.com
О ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ СКОРОСТЬЮ ДЕТОНАЦИИ И ВРЕМЕНЕМ ГАЗИФИКАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ПОРЭМИТ 1А*_
Аннотация:
В статье изложены результаты опытно-промышленных испытаний, проведенных в рамках научно-исследовательской экспедиции на горнообогатительном комбинате ОАО «Уралас-бест». Для исследования детонационных характеристик использовалась «Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом, ускорения сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием измерителя скорости детонации «DATATRAPII™DATA/VODRECORDER». Выполнено исследование детонационных характеристик промышленного эмульсионного взрывчатого вещества (ПЭВВ) порэ-мит 1А в полигонных условиях с применением 8-канального высокоскоростного регистратора данных «DATATRAPII™». Замеры скорости детонации производили при парном взрывании гильзовых зарядов 0 100 мм толщиной стенки 7 мм и длиной 1000 мм. В результате опытно-промышленных испытаний получена зависимость скорости детонации от времени газификации эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ), и предложены пути решения проблем, связанных с получением при производстве взрывных работ необходимых детонационных характеристик.
Ключевые слова: промышленные эмульсионные взрывчатые вещества, детонационная волна, скорость детонации, гильзовый заряд, пор-эмит 1А
DOI: 10.18454/2313-1586.2017.02.106
Kutuev Vyacheslav Al.
junior researcher,
The Institute of Mining UB RAS,
620075, Yekaterinburg,
58 Mamin-Sibiryak st.
e-mail: kutuev88@gmail.com
ON THE RELATIONSHIP BETWEEN DETONATION VELOCITY AND THE TIME OF GASIFICATION, POREMIT 1A INDUSTRIAL EMULSION EXPLOSIVE AS AN EXAMPLE
Abstract:
The article presents the results of experimental-industrial tests carried out in the framework of the research expedition in the integrated-concentrating plant "Uralasbest". To study the detonation characteristics "Methods of measurement the explosives' detonation velocity by rheostatic method, acceleration of seismic vibrations and pressure on the front shock air wave using the "DATATRAP II™ DATA/VOD RECORDER" meter of detonation velocity were used The study on detonation characteristics of industrial emulsion explosives poremit 1A, in field conditions, using 8-channel high speed data logger "DA TATRAPII™". 100 mm Measurements of detonation velocity were performed in a paired core blasting0100 mm charges, with wall thickness of 7 mm and 1000 mm length. In the experimental-industrial tests of the dependence of detonation velocity from the time of emulsion explosives gasification and solutions of the problems associated with obtaining essential detonation characteristics in blasting operations are proposed.
Key words: industrial emulsion explosives, detonation wave, detonation velocity, core charge poremit 1A
Детонационная волна распространяется во взрывчатых веществах (ВВ) при взрыве со скоростью несколько тысяч метров в секунду, в результате чего возникает чрезвычайно высокое давление в среде, которое принято называть детонационным или давлением детонации. При этом указанная величина существенно зависит от изменения скорости перемещения горения по ВВ. В этой связи в современных условиях очень важно знать и контролировать такую характеристику, как скорость детонации, потому что она напрямую связана с качеством дробления конкретных горных пород.
* Исследования выполнены в рамках Госзадания 007-01398-17-00, тема № 0405-2015-0010, а также при дополнительном привлечении хоздоговорных средств и финансирования по конкурсному проекту № 15-11-57
В статье изложены результаты опытно-промышленных испытаний, проведенные в рамках научно-исследовательской экспедиции на горно-обогатительном комбинате ОАО «Ураласбест». Использовалось промышленное эмульсионное взрывчатое вещество (ПЭВВ) порэмит 1А с заявленными характеристиками, представленными в табл.1.
Таблица 1
Основные характеристики ПЭВВ порэмит 1А [1]
Тип ВВ Марка ВВ Характеристики
Теплота взрыва, ккал/кг Концентрация энергии, ккал/дм3 Плотность заряжания, г/см3 Скорость детонации, м/с Газовая вредность, л/кг Критический диаметр, мм
Порэмит 1А 720 900 1,15 -1,25 4900 -5100 40 30
Для исследования детонационных характеристик использовалась методика, разработанная лабораторией разрушения горных пород ИГД УрО РАН, -«Методика измерений скорости детонации взрывчатых веществ реостатным методом, ускорения сейсмических колебаний и давления на фронте ударной воздушной волны с использованием измерителя скорости детонации «DATATRAP II». В основе этой методики лежит реостатный метод [2 - 5], точнее, его современный вариант, согласно [6], метод непрерывного измерения скорости детонации «НИСД».
Принцип работы «DataTrap II» заключается в следующем. В заряд ВВ по всей его длине помещают измерительный кабель, который присоединяют к кабелю РК. При взрыве, по мере прохождения детонационной волны, длина измерительного кабеля уменьшается, и, соответственно, изменяется сопротивление кабеля. Регистрирующий прибор непрерывно измеряет изменения величины сопротивления электрической цепи и записывает во встроенную память. Регистрирующий прибор фиксирует событие (взрыв одного заряда) в виде цифрового файла (таблицы «время - величина сопротивления») с возможностью расшифровки на персональном компьютере в виде диаграммы «длина заряда - время» с автоматическим вычислением скорости детонации (П).
Схема последовательности соединения и измерения П, а также сам прибор показаны на рис. 1 и рис. 2, соответственно.
Рис. 1 - Схема измерения скорости детонации ВВ в одиночной скважине
прибором «Data Trap II»
Рис. 2 - Высокоскоростной регистратор данных «DataTrap II™ Data / VOD Recorder»
Порядок проведения полигонных испытаний
Для проведения испытаний подготовлены 6 картонных гильз диаметром 0100 мм, толщиной стенки 7 мм и длиной L = 1000 мм, запаянные в нижней части при помощи монтажной строительной пены с одновременным креплением устойчивого основания для вертикального расположения в условиях полигона. Также просверлено 2 отверстия в верхней и нижней частях гильзы (строго друг под другом), через которые протянут кабель-датчик (VOD PROCABLE «Зеленый») с заданным сопротивлением 10,8 Ом/м. Верхний конец кабеля зачищен и замкнут сердечник на оплетку, после чего заизолирован и закреплен скотчем на гильзе. Нижний конец кабель-датчика также зачищен и подготовлен к последующему соединению с коаксиальным кабелем РК-75, подключаемым к измерительному прибору «Data Trap II™».
На полигоне горнодобывающего предприятия ОАО «Ураласбест» в подготовленные картонные гильзы заряжали промышленное эмульсионное взрывчатое вещество порэмит 1А с известной плотностью р = 1,25 г/см3, сверху устанавливался промежуточный детонатор шашка БШД-800У с введенным волноводом ИСКРА-С, инициирование производилось при помощи электродетонатора ЭД-1-8Т (рис. 3). В процессе взрыва заряда, с момента детонации, регистратором данных «DataTrap II™» фиксировалось изменение сопротивления датчика по колонке заряда, как описано в ранее представленной методике.
После проведения опытно-промышленных испытаний была произведена обработка данных прибора «DataTrap II™» и получены следующие результаты (табл. 2). В качестве примера на рис. 4 представлен график первого замера.
Табличные данные в графическом виде представлены на рис. 5.
Рис. 3 - Картонные гильзовые заряды
ОТ-И СН1 (И»)5«|Л ■ ЗМШ
6.3651 ^
1 я 1
4,265Л- .ад
\ —— 1—- н
М-
5 5
§ М-
1 м
3
о ' ,
у
*
3.2-
2.« 2,6-
■ал МН 0 1 <Ш 0 Тспс (ГП5) г о. 5 ' С 1 0,32«7
Рис. 4 - Результат измерения скорости детонации прибором «DataTrapП™» = 4536 м/с
Таблица 2
Результаты замеров скорости детонации в условиях полигона
Взрывчатое вещество Скорость детонации, м/с
Первый опытный взрыв Второй опытный взрыв Третий опытный взрыв
1 гильза 2 гильза 3 гильза 4 гильза 5 гильза 6 гильза
Порэмит 1А 4536 4546 4660 4709 4852 5177
5400
5200
0 2
1 5000
=г <
X
£ 4800
ш
Ч
н 4600
О о.
g 4400
4200
5177
л
4852
4536 4546 4660 4709
СКОРОСТЬ ДЕТОНАЦИИ
2 3 4 5
ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР ГИЛЬЗЫ
Рис. 5 - Динамика скорости детонации ПЭВВ порэмит 1А
Всего было 6 гильз, которые взорваны парно, в результате трех взрывов. Замеры парных гильзовых зарядов каждого из трех опытных взрывов велись одновременно по двум каналам регистратора «Data Trap II™». Гильзы заранее промаркированы метками. Их взрывали в том порядке, в котором заряжали, с интервалами времени 5 - 7 мин между заряжанием конкретного гильзового заряда с одной зарядной машины. Первый взрыв был проведен через час после зарядки первой гильзы. Время между опытными взрывами составило 40 - 50 мин. С учетом временных интервалов, была построена зависимость скорости детонации от времени газификации ЭВВ (рис. 6).
5300 5200
и
Е 5100 5
5 5000 I
о
¡¡J 4900 Ч
£ 4800
О о.
О 4700 О
4600 4500
5177 J
j
48 52 М
i 170 9
466 Q /
4536 1546 •(•Г1
0,5
1 1,5 2
ВРЕМЯ ГАЗИФИКАЦИИ, ч
2,5
СКОРОСТЬ ДЕТОНАЦИИ
Рис. 6 - Зависимость скорости детонации от времени газификации для ПЭВВ порэмит 1А
Согласно [7], в среднем процесс газификации ПЭВВ наиболее полно протекает при температуре эмульсии 80 - 60° С в течение 30 - 40 мин после введения газогенери-рующей добавки. Длительное нахождение смесительно-зарядной машины на блоке и заряжание обводненных скважин при низких температурах приводит к быстрому остыванию эмульсии в скважине, в результате чего нарушается процесс газификации. Необходимо ускорить процесс газификации и обеспечить его стабильность посредством введения ряда добавок и разработки новых составов ЭВВ.
Выводы
Из графика, представленного на рис. 6, видно, что детонационные характеристики ЭВВ порэмит 1А значительно меньше заявленных производителем при времени газификации менее двух часов. Результат замера скорости детонации в первых двух гильзах спустя 30 - 35 мин после зарядки составил 4536 - 4546 м/с, когда заявленный минимум - 4900 м/с. Таким образом, разница между ними составляет 350 м/с. При этом полная газификация ЭВВ проходит только через 2 ч с момента заряжания, что подтверждают значения измеренной скорости детонации 4852 - 5177 м/с. Для производства массовых взрывов этот показатель имеет определяющее значение, так как от него напрямую зависит качество дробления горных пород.
Исследование, проведенное в условиях полигона ОАО «Ураласбест», показало, что требуется более двух часов для получения заявленных детонационных характеристик ЭВВ порэмит 1А. В этой связи является актуальной разработка способов ускорения процесса газификации ЭВВ, особенно в условиях пониженных температур. Также при производстве взрывных работ следует учитывать газификационные свойства ЭВВ для получения при взрыве требуемых детонационных характеристик.
Литература
1. Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. Кн. 1. Составы и свойства / Е.В. Колганов, В.А. Соснин. - Дзержинск, Изд-во ГосНИИ «Кристалл», 2009. - 592 с.
2. Кутуев В.А. О методах исследования детонационных характеристик ВВ / В.А. Кутуев, П.В. Меньшиков, С.Н. Жариков // Теория и практика взрывного дела: сб. ст. / ИПКОН РАН. - М.: ЗАО МВК по взрывному делу при Академии горных наук, 2015. - С. 155 - 165. (Взрывное дело. - 113/70).
3. Андреев К.К. Теория взрывчатых веществ / К.К. Андреев, А.Ф. Беляев. - М.: Оборонгиз, 1960. - С. 210 - 212.
4. Корнилков М.В. Разрушение горных пород взрывом: конспект лекций / М.В. Корнилков; УГГУ. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 56 - 62.
5. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, перераб. - В 2 т. Т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 832 с.
6. Определение фактической скорости детонации и работоспособности новых эмульсионных ВВ с целью выбора рациональной плотности заряжания при взрывопод-готовке железных руд / И.Ю. Маслов и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2003. - № 5.
7. Натаров О.В. Совершенствование технологии взрывных работ с применением эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах Хибинских месторождений: дис. ... канд. техн. наук : 25.00.20 / О.В. Натаров. - Апатиты, 2006. - 113 с.
