CC BY
121
А_________
---------------------------- © В.В. Андреев, И.А. Ананьин,
В.Р. Нейманн, А.В. Старшинов,
В.П. Ферафонтов, 2007
В.В. Андреев, И.А. Ананьин, В.Р. Нейманн,
А.В. Старшинов, В.П. Ферафонтов
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ИНИЦИИРОВАНИЯ
В материале приведены некоторые обобщенные результаты испытаний и наблюдений за применением комбинированных систем инициирования, для которых понятие «комбинированная» введено применительно к различным сочетаниям первичных средств инициирования (СИ) и промежуточных детонаторов (ПД). При рассмотрении и анализе результатов большее внимание уделено особенностям устройства и применения ПД.
Проблема выбора рациональных систем и схем инициирования зарядов ВВ при ведении взрывных работ в промышленности на современном этапе становится все более актуальной. Это обусловлено тем, что ассортимент взрывчатых материалов (ВМ), включая СИ, постоянно расширяется, как за счёт создания новых систем в стране, так и приобретения отдельных элементов СИ за рубежом или, наоборот, поставки их в страны СНГ, Монголию и др., где применяются СИ и ВВ от различных производителей. Естественно, что возможность и эффективность применения системы инициирования зависит от большого количества технических характеристик каждого из элементов системы: разновидности первичных СИ, ПД, соединительных элементов и др., их совместимости по конструктивным параметрам и величинам передаваемого инициирующего импульса, как между СИ и ПД, так и от ПД основному заряду ВВ во взрывной полости, а также от стоимости самих СИ и затрат на их доставку к потребителю. В целом всю совокупность свойств СИ можно определить как три важнейших критерия: безопасность в обращении, надежность в применении, экономическая эффективность.
До недавнего времени считалось, что под названные выше критерии наиболее приемлемо подходила шашка Т-400 (по ОСТ в 84-411-80) из прессованного (чешуированного) тротила. Однако для этой шашки характерен ряд особенностей, которые можно определить как недостатки. В частности, несмотря на то, что известен факт недостаточной прочности шашки на раскалывание [1] и есть решение о применении бумажной оболочки -обертки (Изменение №13 в ОСТ в 84-411-80), эта шашка поставляется потребителям, в т.ч. на экспорт, без оболочки. Более существенно то, что шашка Т-400 предназначена для использования в сочетании с детонирующим шнуром (ДШ), который (на момент создания шашки - ДША-12) должен опоясывать её не менее чем в четыре витка, а для использования с электродетонаторами (ЭД) или неэлектрическими волноводными системами инициировании (НЭСИ) типа НОНЕЛЬ (СИНВ «Эди-лин» и др.) шашка не приспособлена вообще.
Известно, что с началом освоения НЭСИ в России созданы и применяются различные разновидности шашек-детона-торов, в конструкции которых предусмотрено гнездо для размещения КД, например, шашки типа ТГ и ТГФ различной массы [2]. Однако эти достаточно удачные шашки из смесей тротил-гексоген, в частности, шашки типа ТГП Бийского олеумного завода (БОЗ), наоборот, более приспособлены для использования в сочетании с первичными СИ, содержащими капсюль-детонатор. При работе с Дш и шашками типа ТГП, как и в случае с шашками Т-400, необходима обвязка их в четыре витка шнура. Использование ДШ с малой навеской ВВ (6 г/м) и наличие пластиковой оболочки делают применимость комплекта ДШ-ТГП еще более проблематичным, т.к. при ослабленной обвязке (неплотном прилегании ДШ к массиву ВВ) возможны отказы в возбуждении взрыва в самой шашке. В мировой практике [3] широко используются шашки-детонаторы из литьевых смесей тротил-ТЭН (пентолит). Такие шашки разработаны и допущены к применению и в Российской Федерации, например, шашки типа ПТ-П (БОЗ) и др. Однако эти шашки на внутреннем рынке РФ широкого распространения не находят.
Интересно отметить, что в Китае изготавливаются шашки из пентолита, по конструкции подобные шашкам известной фирмы TROIAN (США). Эти шашки имеют гнездо под КД и два сквозных канала: один боковой - для волновода и центральный,
что делает шашку универсальной и применимой со всеми видами СИ (ЭД, ДШ, НОНЕЛЬ). Наличие двух сквозных каналов позволяет легко монтировать шашку с ДШ путем образования петли в одну нитку, в том числе из ДШ с навеской ВВ, начиная от 6 г/м. В целях уменьшения стоимости шашек при поставках в Монголию было принято решение об уменьшении содержания ТЭНа с 50 до 40 %. Такие шашки уже в течение нескольких лет успешно применяются на предприятиях Монголии в комплекте со шнуром ДШН-6 Новосибирского завода "Искра".
Выбор ВВ для промежуточного детонатора, в первую очередь, определяется восприимчивостью ВВ к инициирующему взрывному импульсу СИ, которая определяет надежность системы, а далее ограничивается условиями обеспечения достаточного уровня безопасности. В ряду ВВ: тротил, гексоген, ТЭН чувствительность к инициирующему импульсу возрастает. Например, по данным, приведенным в работе [4], чувствительность, выраженная величиной навески инициирующего ВВ (азида свинца), составляет: для тротила - 0,09 г, для гексогена
- 0,05 г, для ТЭНа - 0,02 г. В реальных условиях применения на чувствительность ВВ накладывается влияние физической структуры (способа формирования), формы и размеров заряда ВВ, которому передается инициирующий импульс. Так, в работе [5] приводятся данные по величине давления во фронте ударной волны, обеспечивающей возбуждение взрыва в зарядах диаметром 20 мм: для тротила прессованного - 22 кбар, тротила литого - 115 кбар, гексогена прессованного - 15 кбар, ТЭНа прессованного - 17 кбар.
Известно, что при использовании гексогена и ТЭНа для изготовления промежуточных детонаторов в целях уменьшения чувствительности к механическим воздействиям и, соответственно, уменьшения опасности при переработке, а также для упрощения технологии изготовления используют смеси гексогена и ТЭНа с тротилом, соответственно - смеси ТГ и пентолит. Считается, что смеси типа пентолит по сравнению со смесями ТГ более чувствительны к механическим воздействиям, что повышает опасность, особенно в случае возникновения «отказов».
Более сложными для выбора и решения являются вопросы конструктивного исполнения и массы ПД, которые определяют надежность передачи взрывного импульса заряду ВВ во взрыв-
ной полости. Например, в работе [6] по оценке рациональных параметров дополнительных детонаторов для промышленных ВВ показано, что расстояние от точки инициирования шашки до поверхности, передающей взрывной импульс скважинному заряду в заданном направлении, должно быть не менее поперечного размера шашки или высота шашки должна быть не меньше диаметра. Здесь важно отметить, что во всех экспериментах в названной работе инициирование осуществлялось от КД (ЭД), установленного торцом на поверхность шашки и, соответственно, практически по всей массе шашки детонация распространялась в заданном направлении.
В современных шашках типа ТГФ, ТГП, ПТП и др. аналогичных это условие практически не выполняется. Например, если принять, что шашка смонтирована с НЭСИ в соответствии с инструкцией по применению (НТД), а боевик расположен в нижней части скважины, то наиболее вероятной точкой инициирования взрыва в системе будет дно гнезда под КД. Соответственно, для разгона детонации в нужном направлении - в сторону основной части скважинного заряда используется порядка 10-15 мм заряда ВВ, а основная часть шашки работает в “обратную” сторону, т.е. против направления детонации в КД. Наличие в шашке большого осевого отверстия позволяет монтировать шашку с НЭСИ путем образования витка волновода в полтора оборота (но это не предусмотрено НТД) и сориентировать в нужном направлении большую часть шашки, которая опять же будет инициироваться обратной волной от КД. Этот пример определяет необходимость увеличения длины шашки относительно поперечных размеров при сохранении массы, или увеличения массы шашки, особенно для инициирования скважинных зарядов и малочувствительных водосодержащих и/или эмульсионных ВВ.
Известно, что интенсивность взрывного импульса в заданном направлении может быть увеличена или путём придания поверхности заряда специальной формы - кумулятивной выемки, или устройством инертной массивной преграды - оболочки на поверхности заряда, обратной направлению инициирования. Исследования, выполненные в институте Гидродинамики им. М.А. Лаврентьева (ИГиЛ СО РАН) по заданию ЗАО «Сибвз-рывкомплект» с использованием современных методик регист-
рации параметров детонационных волн манганиновыми датчиками, показали, что заряды из смесей тротил - гексоген 50/50 массой 50-60 г, ограниченные с боковой и тыльной поверхности инертной преградой из пескобетона, создают давление в детонационном импульсе на границе раздела с инициируемым зарядом до 30 ГПа и обеспечивают надежное инициирование ВВ различных типов.
Одним из рациональных направлений создания шашек-детонаторов с высокой восприимчивостью и инициирующей способностью, при сравнительно низких показателях по опасности и стоимости, является изготовление шашек из ВВ с меньшей по сравнению с пентолитом чувствительностью, но с дополнительным вкладышем-сердечником из высокочувствительного ВВ [7]. Однако известные решения по подобной конструкции заряда вновь направлены на создание шашки для работы с СИ, содержащими КД, и не учитывают необходимость работы с ДШ.
Новым для России направлением совершенствования СИ является работа ФГУП НМЗ «Искра», где для обеспечения надежного взрывания простейших ВВ в шпурах диаметром от 36 мм при механизированном заряжании разработан и прошел предварительные испытания в производственных условиях ОАО «Апатит» и ЗАО «Омсукчанская горно-геологическая компания» промежуточный малогабаритный детонатор ДПМ. Содержание пентолита в нем ~30 г и он применяется для инициирования шпуровых и других зарядов промышленных ВВ второго класса в качестве промежуточного детонатора. При механизированном заряжании шпуров в зарядный шланг вставляется ДПМ, затем шланг с ДПМ и инициирующим его СИНВ-Ш вводится в шпур. Допускается и ручное заряжание с помощью за-бойников из материала, не дающего искр. Применение ДПМ более технологично и менее трудоемко, значительно экономит время на заряжание забоя. Снижаются непроизводственные затраты на перевозку патронированных ВВ от завода-изготовителя до горного предприятия, а также на внутрицеховые перевозки и ручную доставку к месту производства взрывных работ.
В отношении первичных СИ, применяемых в различных комбинациях друг с другом, можно отметить оригинальное ре-
шение, которое реализовано золотодобывающей компанией из Канады на руднике "BORO GOULD" в Монголии. Здесь применяется схема инициирования зарядов из ANFO и тяжёлого ANFO в скважинах диаметром 115 мм, состоящая из пентоли-товой шашки массой 225-300 г (Китай), скважинного волноводного элемента с КД с замедлением (Китай), поверхностной сети из ДШН-6 (НМЗ "Искра") и волноводного замедлителя РПД (НМЗ "Искра"). Особенность состоит в том, что взрываемые блоки имеют удлиненную форму, а взрыв их производится с центральным врубом и направлением отбойки под углом к поверхности уступа. Такая схема взрывания достигается за счет установки реле в рядах скважин (в первом и последнем для дублирования) с одним временем замедления, а между рядами
- с другим. Изменение соотношения между временем замедления в рядах и между рядами позволяет изменять угол подхода волны к разрушаемому массиву. При этом скважины в последнем ряду взрываются практически по "одиночке", что обеспечивает меньшее разрушение забоя последующего уступа. Применимость такой схемы инициирования обоснована как технически, так и экономически - с учетом полной совокупности факторов, включающих удобство работы со всеми элементами СИ и заряда ВВ, устойчивость уступов и бортов карьера, качество дробления горной массы и затраты на её переработку в последующих операциях, особенно при механическом дроблении и измельчении руды.
Приведенный пример подтверждает право на жизнь комбинированных систем инициирования, составленных из наиболее отработанных в технологическом плане и, соответственно, надежных элементов. При этом монтаж поверхностной взрывной сети из ДШ и реле-замедлителей с конструктивно удачными соединительными блоками (РПД) может быть выгодным экономически, так как исключает необходимость применения поверхностных элементов НЭСИ с предварительно изготовленными и не подлежащими изменению отрезками волноводов, а также соединительных блоков с функциями защиты сети от осколков КД и обеспечивает дублирование взрывной сети.
------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жамьян Ж., Старшинов А.В., Андреев В.В., Пехтерев Е.А./Опыт применения и испытаний неэлектрических систем инициирования в Монголии. Промышленная безопасность и эффектность новых технологий в горном деле. Сборник материалов. - М.: МГГУ, 2001, с.559-566.
2. Григорьев А.В., Листопад Г.Г., Доильницын В.М. и др. //Опыт и перспективы применения неэлектрических средств инициирования на карьерах ОАО «Апатит». Горный журнал. №8, 2001, с. 37-41
3. Melvin A. Cook. The Science of Industrial Explosives. USA. Graphic Service and Supply. Inc. 1974.
4. Физика взрыва. Под ред. К.П.Станюковича. М.: Наука, 1975.
5. Беляев А.Ф., Боболев В.К., Коротков А.И. и др. Переход горения конденсированных систем во взрыв. М.: Наука, 1973.
6. Тутов Н.Г., Оберемок О.Н., Краснопольский И.А. Взрывание скважинных зарядов на флюсовых и железорудных карьерах. Днепродзержинск: Проминь, 1974.
7. Патенты РФ №2157501, №2242700.
|— Коротко об авторах----------------------------------------------
Андреев В.В. - ФГУП НМЗ «Искра»,
Ананьин И.А., Нейманн В. Р., Старшинов А. В., Ферафонтов В. П.
- ЗАО «Сибвзрывкомплект».
--------------------------------------------- © В.Н. Анисимов, 2007
В.Н. Анисимов
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА ЗАМЕДЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВЗРЫВАЕМЫХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ РУДОПОДГОТОВКИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВЗРЫВАЕМЫХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДАХ
Теоретической оценке степени взрывного дробления горных пород на карьерах при различных способах инициирования зарядов посвящено достаточное количество работ, среди которых можно выделить последние работы Г.М. Крюкова [1].
Исследования в области влияния амплитуды взрывной нагрузки на физико-технические свойства и показатели обо-гатимости железистых кварцитов были начаты в начале 80-х годов XX века [2].
