Результаты измерения скорости детонации в скважинных зарядах на Черниговском разрезе Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

параметров процесса, обладает меньшей стоимостью и меньшей гигроскопичностью.

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

1. Кирсанов О.Н., Парамонов Г.П., Горбонос М.Г. и др. Создание газогенераторов невзрывного разрушения горного массива на основе хлората натрия. Сборник научных докладов IV международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении и на транспорте. - М.: ИМАШ РАН 2004, с. 421- 447.

2. Кирсанов О.Н. ЖПХ. 2005. Т. 78. Вып. 11, с 1813 - 1818.

3. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики.- М.: Высшая школа, 1974, 400 с.

4. Бахман Н.Н., Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. - М.: Наука, 1967, 226 с.

5. Беляев А.Ф., Боболев В.К., Коротков А.И. и др. Переход горения конденсированных систем во взрыв. - М.: Наука, 197, 292 с.

6. Шрайбман С.С. Производство бертолетовой соли и других хлоратов.

- М.: ГОНТИ НКТП 1938, 368 с.

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

Кирсанов О.Н. - ФГУП РНЦ «Прикладная химия», г. Санкт- Петербург,

Горбонос М.Г., Мамонов Е.А. - Московский государственный горный университет.

------------------------------ © И.А. Добрынин, А.Г. Беляев,

В.И. Пасынков, 2007

И.А. Добрынин, А.Г. Беляев, В.И. Пасынков

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ В СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДАХ НА ЧЕРНИГОВСКОМ РАЗРЕЗЕ

В последние 10-15 лет на горных предприятиях все более широкое применение находят промышленные ВВ (ПВВ) с недостаточной чувствительностью к традиционным средствам инициирования (СИ) заводского изготовления. К таким можно отнести многие ПВВ, изготавливаемые как на специализированных заводах, так и на местах применения, т.е. непосредственно на горных предприятиях. Так, например, в практике производства взрывных работ при использовании эмульсионных ВВ, а также ВВ, изготовленных из утилизируемых порохов, многократно наблюдались случаи, когда указанные ПВВ не обеспечивали нормальную скорость детонации в скважинных зарядах, что приводило к резкому снижению качества дробления горных пород.

Проведенный анализ показал, что появление низкоскоростных взрывчатых превращений в скважинных зарядах связаны в основном со следующими факторами: низкое качество ВВ вследствие использования некачественных компонентов (чаще, из-за низкокачественного отечественного исходного сырья) для их изготовления, а также вследствие невыполнения положений нормативной документации и регламента изготовления ПВВ из-за недостатка опыта или не соблюдения технологической дисциплины персоналом, изготавливающим ПВВ.

Кроме того, при переходе на современные низкочувствительные ПВВ в проектах БВР не предусматривается никаких дополнительных мероприятий для возможного обеспечения в скважинных зарядах нормальной скорости детонации. В практике встречаются такие проекты БВР, в которых только изменено название ПВВ, а схемы инициирования оставлены те же, которые могут эффективно применяться только для тротилосодержащих ВВ.

Рис. 1. Многоинтервальный измеритель скорости детонации ZBS-10

В связи с этим возникает необходимость в более глубоком изучении процессов взрывчатых превращений, происходящих в скважинных зарядах, с точки зрения определения факторов, которые смогут обеспечить нормальную высокоскоростную детонацию ПВВ, что, как показали эксперименты предыдущих исследователей, может привести к повышению эффективности взрыва при дроблении горных пород [1, 2].

Нами были проведены опытные работы на Черниговском разрезе и Барзасском карьере по определению скорости детонации в скважинных зарядах с использованием цифрового программируемого измерителя скорости детонации ZBS-10 (рис. 1).

Основными блоками прибора являются компьютер серии «MCS-51as nuclear parts» и кварцевый генератор с несущей частотой 10 MHz. 10-канальный высокоскоростной счетчик позволяет проводить измерения одновременно на 10 базах. Прибор имеет контрольные и разные прикладные программы. В результате автоматической обработки данных на экране

7ВБ-10 высвечиваются время прохождения волной расстояния между двумя соседними датчиками (базы измерений), скорость детонации

Рис. 2. Датчик проводниковый «капсюльного типа»

й и стандартное отклонение Б от среднего значения по всем базам.

Измеритель может работать от сети постоянного и переменного тока, что позволяет использовать его как в лабораторных, так и в промышленных условиях.

Основные характеристики прибора ZBS-10 (Китай)

1. База измерений от 0,1 мм до 999,9 мм.

2. Несущая частота 10 МГц, точность задания частоты: 4х10-5.

3. Измеряемый временной диапазон при исследовании детонационных процессов от 0,1 до 6553,5 мкс.

4. Два способа срабатывания датчиков: за счет замыкания и за счет размыкания.

В качестве датчика для измерения скорости детонации использовали датчик проводниковый «капсюльного типа» (рис. 2), состоящий из алюминиевой гильзы со вставленными в нее выводными проводами. Работоспособность датчика сохраняется: после выдержки в воде с температурой от плюс 4 до

плюс 25 0С, под давлением 0,5 ± 0,01 МПа в течение 15 сут.; при температуре от минус 45 до плюс 100 0С; при приложении к проводам динамической нагрузки - груза массой 5,0 ± 0,1 кг, падающего с высоты 0,5 ± 0,1 м.

Измерение скорости детонации проводили в сухих и обводненных скважинах диаметром 203, 216 и 228 мм, глубиной от 7 до 25 м.

Сухие скважины заряжали ВВ типа «Игданит», т.е. смесью аммиачной селитры с отработанным моторным маслом.

Использовали аммиачную селитру пористую по ТУ 2143-635-00209023-99 (ПаС) производства ОАО «Азот» г. Березники и селитру аммиачную по ГОСТ 2-85 (АС) производства ОАО «Азот» г. Кемерово.

Скважины разной степени обводненности заряжали эмульсионными ВВ (ЭВВ): Нитронит Э-70 и Нитронит Э-50 (ТУ 7276-003-58995878-2004).

Заряды инициировали с помощью промежуточных детонаторов (ПД) разной массой. Для инициирования ПД использовали неэлектрическую систему «Эдилин» производства ОАО «Муромец».

В качестве ПД при инициировании зарядов в сухих скважинах использовали пачку патронированного аммонита 6ЖВ диаметром 32 мм, патрон аммонита 6ЖВ диаметром 90 мм или шашку-детонатор ПТ-П-300.

Для инициирования ЭВВ применяли ПД разной массы, которую обеспечивали формированием единой конструкции ПД из нескольких шашек-детонаторов типа ПТ-П. Для этого использовали: ПТ-П-300; ПТ-П-500; и ПТ-П-750.

В результате измерения скорости детонации в зарядах из аммонита 6ЖВ расположенных в сухих скважинах, наблюдается увеличение скорости детонации.

Так, например, при использовании ПД массой 0,5 и 1,0 кг средняя скорость детонации в ВВ с ПАС составила 3087-3269 м/с, тогда как в зарядах, инициируемых ПД массой 2, 3 и 6 кг, значение скорости возросло до 3794-3926 м/с.

Как показал эксперимент, который провели для сравнения при использовании вместо аммонита 6ЖВ одной шашки-детонатора ПТ-П-300 массой 300 г, практически в заряде

была достигнута таже средняя скорость детонации - 3838 м/с, что и при инициировании заряда аммонитом 6ЖВ массой 3 и 6 кг (3890 и 3926 м/с).

Результаты измерения скорости детонации в обводненных скважинах, заряженных Нитронитом Э-70, представлены на рис. 3, 4.

ОПД = 2,25 кг • ПД = 0,75 кг ЖПД = 1,05 кг

Ьм

Рис. 3. Зависимость скорости детонации от массы ПД при использовании в ЭВВ АС (ГОСТ 2-85)

6000 5000 0 4000 ^ 3000 ° 2000 1000 0

О О

• • • 8 в Ж Ж Ж

V • • * Л

Ж

0,45 1,35 2,25 3,15 4,05 4,95 Ьм 5,85 6,75 7,65 8,55

О ПД = 3,0 кг • ПД - 2,5 кг Ж ПД = 1,0 кг

Рис. 4. Зависимость скорости детонации от массы ПД при исполь-зо-

вании в ЭВВ пористой АС

В экспериментах, результаты которых представлены на рис. 3, в качестве селитры использовали АС по ГОСТ 2-85.

На рис. 4 представлены результаты замеров скорости детонации в скважинных зарядах Нитронита Э-70 с ПАС.

Как видно из полученных результатов, скорость детонации Нитронита Э-70, в составе которого АС (ГОСТ 2-85), в значительной степени зависит от массы ПД.

При этом шашка-детонатор ПТ-П-750 вообще не смогла обеспечить в заряде Нитронита Э-70 с АС нормальную скорость детонации.

Обращает на себя внимание тот факт, что длина участка разгона в зарядах Нитронита Э-70 с АС, инициируемых ПД массой 1,05 кг и 2,25 кг очень большая - 2,25...4 м, т.е. 10-20 диаметров заряда, что может сказаться на эффективности работы данного отрезка скважинного заряда при дроблении горной породы.

В случае использования в заряде Нитронита Э-70 пористой селитры и при достаточной массе ПД - 2,25-3,0 кг участок разгона может ограничиться, как показали эксперименты (рис. 4), двумя диаметрами заряда. Но и в этом случае при недостаточной массе ПД участок разгона в Нитронитах Э-70 с ПАС может быть значительным. Так, например, в наших экспериментах при ПД = 1,0 кг длина участка разгона составила более 3 м, т.е. около 15 диаметров заряда.

Обнаруженная в процессе экспериментов «стадия затяжного разгона» в скважинных зарядах ЭВВ при недостаточной мощности ПД возможно и объясняет причину непро-работки подошвы уступов, что часто встречается при использовании ЭВВ на горных предприятиях. Данный брак не легко обнаружить сразу после взрыва, т.к. визуальное обследование верхней части разрушенного горного массива может дать хорошие результаты.

Возможные дефекты работы зарядов обычно обнаруживаются позднее - во время экскавации горной породы.

Вывод

Несмотря на то, что еще мало проведено опытов, уже можно проследить некоторую тенденцию: использование более мощных промежуточных детонаторов повышает качество детонационного процесса в скважинных зарядах, что, в конечном счете, приводит к повышению качества дробления горной породы.

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

1. Мосинец В.Н., Токтосунов Э.К., Юшин Г.Г. Современное состояние буровзрывных работ на Кальмакырском руднике // Сб. статей. «Современ-

ное состояние буровзрывных работ на Кальмакырском руднике», Фрунзе: 1967 с. 19.

2. Аранович В.Л. Исследование влияния скорости детонации ВВ на дробление горных пород в зависимости от их упруго-пластических свойств // Сб. статей. «Современное состояние буровзрывных работ на Кальмакырском руднике», Фрунзе: 1967, с. 26-27.

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

Добрынин И.А. - ИПКОН РАН,

Беляев А.Г. - ООО «Азот-Черниговец»,

Пасынков В.И. - ООО «Азот-Черниговец».

— © И.А. Добрынин, 2007

И. А. Добрынин

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕТОНАЦИИ ПВВ В СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ДА ТЧИКОВ

Возможность проводить измерения скорости детонации в зарядах промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) в условиях реальных горных предприятий предоставит горным инженерам, научным сотрудникам и специалистам заинтересованных и контролирующих организаций оперативно получать информацию о взрывчатых свойствах ПВВ, объективно оценивать их пригодность, а также технологическую и экологическую безопасность.

Результаты измерений скорости детонации в скважинных зарядах ПВВ с низкой ударно-волновой чувствительностью, проведенных в 2005-06 гг. на горных предприятиях, расположенных в Ленинградской, Кемеровской, Воронежской областях и в Краснодарском крае показали, что фактические значения скорости детонации ПВВ могут существенно отличаться от нормативных показателей, декларируемых в технической документации разработчиков и изготовителей ПВВ.

В связи с этим можно предположить, что уровень качества ПВВ не сможет существенно повыситься до тех пор, пока у горняков на вооружении не появятся методы оперативного