CC BY
21
зи^*------г
ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ " ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ СКВАЖИН В КАРЬЕРАХ
B.А. Синицын, П.В. Меньшиков, В.Г. Шеменев, ИГД УрО РАН, Екатеринбург,
C.Л. Мальберг, ООО «АВТ-Урал», г. Качканар,
С.Е. Синцов, ООО «АВТ-УралСервис», г. Качканар_
Специалистам известно, что взрывчатые вещества (ВВ), применяемые для разрушения горных пород, в большинстве своем представляют собой смесь двух и более компонен-тов. В числе сформировавшихся на сегодня направлений по снижению затрат на взрывные работы уверенно лидирует использование взрывчатых смесей, приготавливаемых на ме-стах непосредственного производства взрывных работ горного предприятия.
В настоящее время разработаны, испытаны и применяются на ряде предприятий технологии изготовления многокомпонентных взрывчатых смесей на основе гранулированной аммиачной селитры, раствора окислителя и горючего. Такие смеси состоят из жидких, гранулированных и порошкообразных компонентов и других добавок, стабилизирующих, газифицирующих или придающих какие-либо другие требуемые свойства приготовляемому ВВ.
Различные взрывчатые смеси с необходимыми характеристиками получают путем смешивания в различных пропорциях вышеперечисленных компонентов.
Крайние состояния системы, состоящей из нескольких компонентов, характеризуются полным их смешением и полным распределением. Все пробы, взятые из продукта, где полностью смешаны все компоненты, должны иметь одинаковый состав по всему объему.
Состояние полного смешения, определяемое статистически, относится к неупорядоченному. Это такое состояние, при котором вероятность нахождения частиц данного компонента в произвольной точке смеси - величина постоянная и равная доле этого компонента во всей смеси.
Под степенью перемешивания в общем случае следует понимать взаимное распределение двух или большего числа веществ после совершенного перемешивания всей системы. Гомогенность - это основной показатель эффективности и качества смешения компонентов ВВ. Численное значение (степень) гомогенности смеси - это основной параметр, определяющий качество получаемого в результате смешения продукта. Современные промышленные ВВ в большинстве своем - двух-, трех- и более компонентные. Например, граммонит - это смесь гранулотола и гранулированной аммиачной селитры, игданит - смесь гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива, гранэмит - смесь эмульсии порэмита, дизельного топлива и гранулированной аммиачной селитры.
Сущность приготовления ВВ состоит в кратковременном (5-6 с) и интенсивном перемешивании составляющих, обеспечивающих равномерную агрегацию смеси требуемого состава. Смешение компонентов ВВ производится путем соединения объемов различных компонентов с целью получения однородной смеси. Оно может осуществляться самопроизвольно (например, в процессе заполнения скважины и истечения компонентов под действием силы тяжести) или же принудительно, в результате приложения к компонентам ВВ механической энергии (например, с помощью мешалок) [1].
Теоретически смесь компонентов рассматривается как статистическая система, поскольку число частиц того или иного компонента очень велико, а их расположение в объеме смеси совершенно случайно, что отвечает требуемому статистикой условию случайности событий.
Практически степень гомогенности полученной смеси ВВ определяется путем отбора проб и их анализа. В результате получается группа чисел, которая представляет собой состав проб, т.е. объемную концентрацию компонентов. Среднее содержание какого-либо компонента определяется по уравнению:
Xг + X* ...Хм
х =—--——
N
(1)
где х1, х2,..., - относительные концентрации какого-либо компонента во взятой пробе; N - число взятых проб .
Уровень колебаний от среднего значения оценивается стандартом колебаний , коэффициентом вариации V и дисперсией :
N-1
N-1
(2)
где Рк - доля компонента в смеси; х1 - значение г-й величины х, которая является числом, представляющим концентрацию какого-либо компонента в пробе взрывчатой смеси.
В случае приготовления ВВ путем смешения компонентов, колебания объемной концентрации того или иного составляющего вещества вызываются различными, независимыми друг от друга, причинами. К ним относятся колебания режима работы дозирующих устройств и погрешности при их регулировке, колебания свойств подаваемых компонентов (крупность, вязкость) и т.д. Каждая из этих причин влияет на содержание компонентов в смеси, так что то отклонение, которое фактически регистрируется при анализе проб,
48 | «Горная Промышленность» №3 (133) / 2017
Рис. 1 Принципиальная конструкция отборника проб ВВ из скважины: 1 - тросик; 2 - шток поршня;
3 - соединительный патрубок;
4 - верхняя крышка; 5 - корпус;
6 - шток запорного клапана;
7 - поршень; 8 - пластинка;
9 - нижняя крышка;
10 - запорный клапан
представляет собой сумму большого числа отклонений. Подача компонентов при изготовлении взрывчатой смеси производится дозирующими устройствами, отрегулируе-мыми на определенные параметры, обусловленные рецептурой ВВ. В этой связи отклонения объемной концентрации какого-либо компонента будут одного порядка, т.е. суммарное отклонение будет представлять собой случайную величину с нормальным законом распределения.
Этот вывод подтверждается исследованиями, проведенными авторами при гравитационном смешении компонентов ВВ, которые показали, что содержание различных компонентов ВВ хорошо аппроксимируется функциями нормального и логнормального законов.
Качество смешения ВВ определялось анализом порций ВВ, отобранных из колонки скважинного заряда с помощью пробоотборника, конструкция которого разработана и изготовлена совместно сотрудниками ИГД УрО РАН и специалистами ООО «АВТ-Урал» (ОАО «ЕВРАЗ Качканарский ГОК») ( рис. 1).
Отборник проб водосодержащих ВВ, в том числе и эмульсионных, из скважины с целью определения основных тепловых и энергетических характеристик ВВ состоит из десяти основных частей (рис. 1). При этом отметим, что корпус пробоотборника, имеющего форму цилиндра, изготавливается диаметром, равным 0,6-0,7 диаметра скважины.
Шток поршня выполнен составным, из трубок диаметром 15-20 мм длиной до 1 м которые, для получения нужной общей длины штока стыкуются с помощью соединительных патрубков, и таким образом достигается длина штока, достаточная для отбора пробы ВВ с требуемой глубины колонки заряда скважины.
Отборник проб может быть помещен в скважину, кото-
рую предполагается зарядить водосодержащим ВВ, на интересующую глубину. После заполнения скважины водосо-держащим ВВ с помощью тросика поднимается запорный клапан и затем поршень. После заполнения отборника взрывчатым веществом отборник извлекается из скважины, отобранная порция ВВ передается в соответствующее подразделение для определения основных характеристик.
Как показано выше, отбор порций ВВ отборником созданной нами конструкции, производится из уже заряженной скважины, а определение основных характеристик ВВ производится по известным методикам.
Теоретическое значение плотности гранэмита И-30, в зависимости от глубины заряженной скважины, представлено на графиках рис. 2.
-3 1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
7 10 15
Исходная плотность гранэмита: — 0,8 -е- 0,9 —-1,0
■1,1
12
30 35
Глубина скважины, м
3
Рис. 2 Изменение плотности гранэмита И-30 в колонке заряда по глубине скважины (предельная плотность - 1,3 кг/ дм3, забойка - вода; РАВ = 1,7 кг/см2)
Основная задача, решаемая в ходе заряжания глубоких скважин эмульсионными ВВ - достижение исходной плотности ЭВВ, при которой обеспечивалась бы надежная детонация заряда, размещенного в испытывающей максимальное давление донной части скважин.
Практика показывает, что при весьма незначительном увеличении относительной плотности (свыше 0,9 г/см3) происходит резкое возрастание критического диаметра заряда при детонации ЭВВ.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_
1. Синицын В.А. Повышение эффективности подготовки горной массы на карьерах с применением ВВ на основе обратных эмульсий. Дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2007. -145 с.
2. Корнилков М.В., Синицын В.А., Меньшиков П. В. Методика определения плотности эмульсионных ВВ, сенсибилизированных химическим способом, в зависимости от глубины скважины // Изв. ВУЗов Горный журнал. - 2014. - № 8. - С. 78-84.
«Горная Промышленность» №3 (133) / 2017 | 49
