CC BY
99
УДК 622.235.213.42
Шеменев Валерий Геннадиевич
кандидат технических наук, заведующий лабораторией разрушения горных пород,
Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58 e-mail: rgp@igduran.ru
DOI: 10.18454/2313-1586.2016.02.112
Shemenev Valery G.
candidate of technical sciences,
the chief of the laboratory of rocks break down,
The Institute of Mining UB RAS
620075, Yekaterinburg, 58 Mamin-Sibiryak st.,
e-mail: rgp@igduran.ru
Жариков Сергей Николаевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН e-mail: 333vista@mail.ru
Меньшиков Павел Владимирович
младший научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН e-mail: menshikovpv @mail. ru
Синицын Виктор Александрович
кандидат технических наук, старший научный сотрудник Институт горного дела УрО РАН e-mail: sinicynva52@gmail.com
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ДЕТОНАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА НИТРОНИТ
Zharikov Sergey N. candidate of technical sciences, senior researcher, The Institute of Mining UB RAS, e-mail: 333vista@mail.ru
Menshikov Pavel V.
junior researcher,
The Institute of Mining UB RAS
e-mail: menshikovpv@mail. ru
Sinitsyn Victor A.
candidate of technical sciences, senior researcher, The Institute of Mining UB RAS, e-mail: sinicynva52@gmail.com
THE RELATIONSHIP BETWEEN DETONATION CHARACTERISTICS OF NITRONIT EMULSION EXPLOSIVE
Аннотация:
Взаимосвязь между детонационными характеристиками эмульсионных взрывчатых веществ в настоящее время не выражается в общей закономерности, поэтому соотношение указанных характеристик определяется экспериментально. В статье представлена сущность реостатного метода измерения скорости детонации и подход к экспериментальному определению взаимосвязи между плотностью эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), скоростью детонации и диаметром заряда для ЭВВ на примере нитронита. В результате исследований детонационных характеристик ЭВВ предложен графоаналитический метод для определения взаимосвязи между этими тремя параметрами, позволяющий на начальном этапе прогнозировать скорость детонации по измеряемой плотности при заряжании взрывной полости известного диаметра.
Ключевые слова: эмульсионные взрывчатые вещества, нитронит, скорость детонации, реостатный метод, плотность ВВ, диаметр заряда, графоаналитический метод
Abstract:
The relationship between the detonation characteristics of emulsion explosives is not currently expressed in a general law, thus the ratio of these characteristics is determined experimentally. The article presents the essence of the rheostat method of measurement both the detonation velocity and approach to experimental determination the relationship between explosives (EE) density, detonation velocity and charge diameter for the emulsion explosives, nitronit being an example. As a result of studies the detonation characteristics of EE graphic and analytical method for determining the relationship between these three parameters is set forth, allowing to predict the detonation velocity according to the measured density when the explosive cavity of known diameter is charged.
Key words: emulsion explosives, nitronit, velocity of detonation, rheostat method, explosives density, diameter of charge, graphic and analytical method
Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) имеют ряд полезных свойств: обладают хорошими взрывчатыми характеристиками, низкой чувствительностью к тепловым и механическим воздействиям, возможностью изменения скорости детонации в широких пределах за счет технологии изготовления и компонентного состава. Получение основных характеристик ЭВВ, необходимых для решения задач по оптимизации параметров буровзрывных работ, возможно с помощью экспериментальных методов. Замеры скорости детонации ЭВВ Нитронит Э-70 и Э-100 проводились реостатным методом с помощью прибора УОБМа1е ("1п81ап1еГ, Канада).
Сущность реостатного метода измерения скорости детонации ВВ с использованием прибора УОБМа1е состояла в следующем: в скважинном заряде ВВ по всей его длине размещался измерительный кабель 1пБ1ап1е1, который подсоединялся к коаксиальному радиочастотному кабелю типа РК. При массовом взрыве по мере прохождения детонационной волны длина измерительного кабеля в скважине уменьшалась и, соответственно, изменялось сопротивление кабеля. Регистрирующий прибор УОБМа1е непрерывно измерял изменение величины сопротивления электрической цепи и записывал его во встроенную память. Регистрирующий прибор УОБМа1е фиксировал событие (взрыв одного заряда) в виде цифрового файла - таблицы «величина сопротивления - время» с возможностью расшифровки на персональном компьютере в виде диаграммы «длина заряда - время» с автоматическим вычислением скорости детонации.
Измерительный кабель 1пБ1ап1е1 представляет собой одножильный кабель с внешним диаметром 1,5 мм. Центральная жила - проволока диаметром 0,2 - 0,3 мм из материала с большим удельным сопротивлением. Она окружена полимерным покрытием (внутренней изоляцией), которое, в свою очередь, - оплеткой из тонкой стальной проволоки. От внешних воздействий, в основном от влаги, стальная оплетка защищена внешней изоляцией в виде тонкой полимерной пленки [1, 2].
Таблица 1
Скорость детонации эмульсионного ВВ нитронит Э-70
Плотность ВВ, г/см3 Диаметр заряда, мм
90 120 130 140 150 160 180 200 250 270
1,100 3819 4164 4236 4308 4380 4452 4596 4740 5100 5151
1,110 3805 4067 4098 4128 4159 4258 4456 4654 5194 5260
1,150 2971 3392 3575 3726 3877 4028 4330 4868 5387 5358
1,180 2137 2717 3296 3327 3407 3639 3648 3871 4094 4838
1,183 2824 3492 3715 3938 4161 4384 4450 4516 4680 4766
1,190 3510 3900 4030 4160 4290 4420 4521 4622 4875 4599
1,200 2887 3142 3227 3312 3397 3482 3652 3822 4106 4360
1,225 2755 3208 3359 3510 3661 4130 4273 4416 4773 4423
1,250 3193 3497 3599 3700 3802 3903 4106 3192 4817 4486
1,260 3630 4188 4374 4560 4747 4933 5305 5677 6090 5797
1,270 3310 3512 3580 3647 3715 3782 3917 4052 4420 4677
1,277 3284 3425 3460 3496 3545 3575 3636 3697 3848 3594
1,280 3789 3907 3946 3985 4025 4064 4142 4221 4778 5677
1,330 3219 3584 3706 3827 4307 4357 4457 4557 4675 4848
1,340 2885 3229 3370 3469 3573 3714 3868 3974 4248 4542
Измеренные значения Интерполяция и экстраполяция
На горном предприятии ОАО «ЕВРАЗ Качканарский ГОК» на полигоне сотрудниками ИГД УрО РАН совместно с представителями ООО «АВТ-Урал» проводились измерения детонационных характеристик нитронита Э-70 и Э-100 на протяжении нескольких лет при разных диаметрах зарядов и разной плотности ВВ в полигонных условиях. Непосредственное участие в организации и проведении исследований принимали руководители и специалисты: Котяшов В. С., Синцов С. Е., Федосеев В. А., Мальберг С. Л., Шамин В. В., Шеменев В. Г., Синицын В. А., Меньшиков П. В., Жариков С. Н., Кутуев В. А.
Заряды испытуемых ВВ размещались в картонных гильзах диаметром 90 - 270 мм и длиной 1000 мм. Учитывая, что измерения проведены не во всех диапазонах плотности и диаметров зарядов, то для более углубленного анализа недостающие значения получены интерполяцией и экстраполяцией. В табл. 1 приведены соответствующие данные.
На основании данных табл. 1 были построены отдельные графики зависимости скорости детонации от плотности ВВ, некоторые из них представлены на рис. 1.
■ 150 ♦ 160 —•—180
1,100 1Д10 1,150 1,180 1,183 1,190 1,200 1,225 1,250 1,260 1,270 1,277 1,280 1,330 1,340
Плотность ВВ, г/смЗ
Рис. 1 - Зависимость скорости детонации нитронита Э-70 от плотности ВВ при диаметрах заряда 140, 150, 160 и 180 мм
Анализируя рис. 1, можно увидеть, что скорость детонации в зависимости от плотности подвержена достаточно большим колебаниям, при этом по всему диапазону значений, представленных в табл. 1, характер этих колебаний на большинстве диаметров зарядов отмечен похожий. Следовательно, если построить графики зависимости скорости детонации от диаметра заряда по разным плотностям, то пересечение графиков разных плотностей при определенном диаметре будет отражать взаимосвязь скорости детонации, плотности ВВ и диаметра заряда. При этом появляется возможность при заряжании скважин конкретного диаметра, измеряя плотность эмульсии, предположить скорость детонации. В соответствии с данной идеей были построены графики по всему диапазону значений. Один вариант такого графического выражения связей представлен на рис. 2.
Согласно рис. 2, при плотности 1,10 - 1,11 г/см3 происходит пересечение графиков между диаметрами 200 - 250 мм, при этом разброс по скорости детонации составляет 4850 - 5150 м/с, следовательно, при значении плотности заряжания в этом интервале 1,10 - 1,11 г/см3 и зарядах диаметром 200 - 250 мм можно ожидать указанную скорость детонации. При плотности 1,10 - 1,15 г/см3 пересечение трех графиков напротив диаметра заряда 180 -200 мм, соответственно, при данной плотности и диаметре заряда можно ожидать скорость детонации 4300 - 4750 м/с. В результате построения и анализа графиков всего диапазона значений составлена табл. 2.
к 2000
1000 -О
90 120 130 140 150 160 180 200 250 270
Диаметр, мм
Рис. 2 - Зависимость скорости детонации нитронита Э-70 от диаметра заряда при плотности 1,10, 1,11, 1,15 г/см3
Данные табл. 2 позволяют при заряжании скважины определенного диаметра и измерении при этом плотности ЭВВ предполагать скорость детонации каждого заряда в выемочном блоке. При этом открывается возможность рассчитать радиус зоны разрушения и трещинообразования согласно [3] и соответствующим образом скорректировать схему инициирования зарядов. Это имеет высокое практическое значение и существенно может влиять на качество подготовки горной массы к выемке.
Таблица 2
Изменение скорости детонации ЭВВ нитронит Э-70 в зависимости от его плотности и диаметра заряда
Плотность ВВ, г/см3 Диаметр заряда, мм Скорость детонации, м/с
1,10-1,11 200-250 4850-5150
1,10-1,15 180-200 4300-4750
1,18-1,19 250-270 4700-4800
1,20-1,23 90-120 3100-3200
1,20-1,25 180-250 3200-4000
1,23-1,25 150-160 3750-3850
250-270 4300-4800
1,27-1,277 90-120 3200-3500
1,28-1,33 140-250 4000-4600
Таким образом, в результате исследований детонационных характеристик ЭВВ предложен графоаналитический метод для определения взаимосвязи между скоростью детонации, плотностью ЭВВ и диаметром заряда, позволяющий на начальном этапе про-
гнозировать скорость детонации по измеряемой плотности при заряжании взрывной полости известного диаметра. Практическое значение указанного метода заключается в возможности корректировки схем взрывания в зависимости от предполагаемых энергетических характеристик работы каждого заряда выемочного блока.
Литература
1. Руководство оператора VODMate Operator Manual / Instantel. - Canada, 1998 -1999. - 99 p.
2. Шеменев В.Г. Методика экспериментального определения основных характеристик взрывчатых веществ / В.Г. Шеменев, В.А. Синицын, П.В. Меньшиков // Горный журнал Казахстана. - 2014. - № 2. - C. 44 - 46.
3. Жариков С.Н. О влиянии взрывных работ на устойчивость бортов карьеров / С.Н. Жариков, В.Г. Шеменев // Известия вузов. Горный журнал. - 2013. - № 2. - C. 80 - 83.
